DE69829944T2

DE69829944T2 - Verfahren und vorrichtung zur nassreinigung eines gases

Info

Publication number: DE69829944T2
Application number: DE69829944T
Authority: DE
Inventors: Toru Hiroshima-shi Takashina; Naoyuki Hiroshima-shi KAMIYAMA; Takeo Chiyoda-ku Shinoda; Hiromitsu Chiyoda-ku NAGAYASU; Susumu Hiroshima-shi OKINO; Masakazu Hiroshima-shi ONIZUKA; Koichiro Iwashita; Satoshi Nakamura; Kenji Hiroshima-shi INOUE
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: EP1366798A2; EP0951336A1; DE69829944D1; ES2238772T3; EP1366795A2; PL334704A1; JP2003019419A; EP1366796A3; KR20000069994A; EP1366797A3; JP2003001044A; KR100355506B1; EP1366795A3; EP1366799A2; EP1366796A2; WO1999024148A1; EP0951336B1; EP1366799A3; JP2003001056A; ID22341A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases zum Entfernen bestimmter Zielkomponenten, wie solcher, die schädlich sind, aus Abgas. Genauer gesagt, betrifft sie eine Vorrichtung, die für einen effektiven Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zwischen der Absorptionsflüssigkeit und dem sich aus der Verbrennung von Kohlen oder Schweröl ergebenden Gas sorgt.
Technischer Hintergrund
Bisher wurden verschiedene Arten von Flüssigkeit-Gas-Kontaktvorrichtungen verwendet, um Schwefeldioxid unter Verwendung eines Nassgasverfahrens aus Abgasrauch zu entfernen. Solche werden typischerweise dazu verwendet, schädliche Substanzen wie Schwefeldioxid aus dem Abgasrauch eines Kohle verbrennenden Dampferzeugers zu entfernen. Eine derartige Vorrichtung, ein früheres Design durch die vorliegenden Antragsstreller, das ein Verfahren mit Flüssigkeitssäule verwendet, ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Koukai) 59-53828 beschrieben.
Diese Vorrichtung verfügt über eine Anzahl von Sprühdüsen, die in einem Absorptionsturm angeordnet sind. Aus diesen Sprühdüsen wird eine Absorptionsflüssigkeit wie eine Kalkaufschlämmung nach oben gesprüht, um eine Absorptionssäule zu bilden. Wenn Abgasrauch zwangsweise in das Zentrum dieser Strömung gebracht wird, wird das Schwefeldioxid im Rauch absorbiert, und es werden teilchenförmige Stoffe wie Flugasche effektiv entfernt.
Ein Grunddesign für einen derartigen Turm ist in der 24(A) dargestellt. Im oberen Teil des Absorptionsturms 2 befindet sich ein Abgaspfad 8; in seinem unteren Teil befindet sich ein Rauchgaseinlass 3, der Eintrittsanschluss für Abgase 1. Im unteren Teil des Absorptionsturms 2 ist eine Anzahl von Reihen von Kopfrohren 190 angebracht. An den Leitungen 190 befinden sich zahlreiche nach oben zeigende Sprühdüsen, die z.B. in einer Matrix angeordnet sein können, wie es in der 24(B) dargestellt ist.
Der Boden des Absorptionsturms 2 ist mit Trichterform ausgebildet, um einen Flüssigkeits-Rückgewinnungsbehälter 56 zu bilden. Hierin wird die Kalkaufschlämmung oder eine andere Absorptionsflüssigkeit 5 gesammelt, woraufhin sie durch eine Pumpe 21a zum Flüssigkeits-Lagertank 57 geleitet wird. Diese gesammelte Absorptionsflüssigkeit 5 wird erneut durch eine Sprühpumpe 21b, ein Volumenregelungsventil 60 sowie die Kopfrohre 190 zu den Sprühdüsen 4 umgewälzt.
Das Sprühdüsenarray aus allen nach oben zeigenden, in einer Matrix angeordneten Sprühdüsen 4 drückt Absorptionsflüssigkeit 5 nach oben und sorgt dafür, dass sie die Form von Flüssigkeitssäulen-Strahlen 5a einnehmen. Gleichzeitig werden Abgase 1 über den Rauchgaseinlass 3 eingeleitet und nach oben gedrückt. Die Strömung transportiert diese Gase gemeinsam mit den Strahlen der Absorptionsflüssigkeit 5 zur Oberseite des Turms, wo sie durch Strahlen 5a laufen müssen, die nun in Schirmform verteilt sind. Auf diese Weise werden die Flüssigkeit und der Dampf miteinander in Kontakt gebracht.
Anschließend trennt ein Nebelentferner 6, der oben im Absorptionsturm 2 um den höchsten von den Strahlen erreichten Punkt herum liegt, die Absorptionsflüssigkeit 5, die Abgase 1 mitgeführt hat, ab und führt sie wieder in den Flüssigkeits-Lagertank 57 zurück. Die Flüssigkeit 5, die direkt in den Rückgewinnungsbehälter 56 fällt, wird durch die Umwälzpumpe 21a in den Flüssigkeits-Lagertank 57 transportiert.
Bei einer Vorrichtung für Flüssigkeit-Dampf-Kontakt dieser Konfiguration läuft, wenn die Pumpe 21b betrieben wird, Absorptionsflüssigkeit 5 durch das Volumenregelungsventil 60 und die Kopfrohre 190, und sie wird durch die Sprühdüsen 4 nach oben gesprüht. Die Abgase 1, die durch den Einlass 3 eingeleitet werden, dazu gezwungen, durch die Strahlen 5a zu laufen, um für den Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zu sorgen. Das verarbeitete (gewaschene) Abgas 7, aus dem Schwefeldioxid und andere Schadstoffkomponenten entfernt wurden, wird über den Auslasspfad 8 ausgetrieben.
Wenn diese Technik verwendet wird, bei der Absorptionsflüssigkeit 5 nach oben gesprüht wird, stehen der Dampf und die Flüssigkeit während der gesamten Zeit, in der die Flüssigkeit 5 nach oben und unten durch den Turm läuft, in Kontakt. Außerdem nimmt die Flüssigkeit 5, wenn sie die Oberseite erreicht und sich für ihr Herunterfallen zu Schirmform aufweitet, die Form von Tröpfchen ein. Dies verbessert den Effekt des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts. Wenn die Abgase nur minimale Mengen an Schwefeldioxid enthalten, kann eine größere Betriebwirtschaftlichkeit dadurch erzielt werden, dass die Höhe der Flüssigkeitssäule geändert wird. Dieses Verfahren bietet eine Anzahl von Vorteilen gegenüber dem, was als Füllungsverfahren bezeichnet wird, bei dem die Flüssigkeit in einen mit einem Gitter gefüllten Turm fließt und dort in Kontakt mit den Gasen gebracht wird. Ein derartiger Vorteil besteht darin, dass es beim Strahlsprühverfahren unwahrscheinlich ist, dass der Kanal für die Flüssigkeit gesättigt wird.
Auch sorgt, wenn das Strahlsprühverfahren verwendet wird, das Betreiben der Sprühpumpe 21b dafür, dass die im Rückgewinnungsbehälter 56 oder Tank 57 gesammelte Absorptionsflüssigkeit 5 zu den Kopfrohre 190 zurück umgewälzt wird und der Sprühdruck so eingestellt werden kann, dass die Flüssigkeit 5 eine spezifizierte Höhe gegenüber den Sprühdüsen 4 einnimmt.
Der Einfachheit halber ist die Sprühpumpe 21b in der Zeichnung als einzelnes Bauteil dargestellt. Jedoch würde in eine tatsächlichen Situation eine Anzahl von Pumpen verwendet werden, was zu Problemen hinsichtlich der Kompaktheit und der Kosten der Anlage und des Betriebs führt.
Ferner ist, um die Effizienz des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts zwischen den Abgasen und der Absorptionsflüssigkeit zu verbessern, eine große Anzahl von Sprühdüsen erforderlich, um das Wasser in winzige Teilchen zu zerteilen. Dies ist der Zweck des in der 24(B) dargestellten Arrays, bei dem viele Sprühdüsen in Form einer Matrix angeordnet sind. Es ist erkennbar, dass dieses Design hinsichtlich der dafür erforderlichen Anlage teuer ist.
Um dieses Problem zu berücksichtigen wurden die Konstruktionen vorgeschlagen, wie sie im deutschen Patent DE-A-1769945 und in der japanischen Patentanmeldung (Kohyo= 9-507792 offenbart sind. Bei diesen Vorrichtungen ist für die zu den Sprühdüsen geleitete und von diesen zurück umgewälzte Aufschlämmung ein Flüssigkeits-Lagertank vorhanden. Das Niveau der Flüssigkeit innerhalb des Tanks wird höher als das Niveau der Sprühdüsen gehalten. Es wird dafür gesorgt, dass die von den Sprühdüsen abgesprühte Absorptionsflüssigkeit die Gase bis zur Oberseite des Absorptionsturms begleitet, wo die Flüssigkeit und die Gase getrennt werden. Die abgetrennte Flüssigkeit wird im Tank gehalten, und die Schwerkraftdifferenz zwischen der Oberfläche der Flüssigkeit im Tank und den Sprühdüsen wird dazu verwendet, die Aufschlämmung aus den Sprühdüsen zu sprühen. Dann kann, nur unter Verwendung der Schwerkraftdifferenz, die Aufschlämmung ohne Verwendung einer Sprühpumpe von den Sprühdüsen ausgesprüht und wieder umgewälzt werden.
Jedoch muss bei diesen bekannten Konstruktionen die Oberfläche der Flüssigkeit im Flüssigkeits-Lagertank höher als das Niveau sein, von dem aus die Sprühdüsen die Flüssigkeit in das Innere des Absorptionsturms sprühen. Im Allgemeinen ist der Absorptionsturm relativ hoch, so dass der Tank noch höher platziert werden muss, damit die Oberfläche der Flüssigkeit über der Höhe der Sprühdüsen liegt.
Auch ist es für Gasreiniger wie Entschwefelungsanlagen normal, dass die Last am Dampferzeuger oder einer anderen Quelle der Gase variiert. Wenn bei diesen beiden Vorrichtungen die Gasströmung abnimmt, führt der Abfall der Strömungsgeschwindigkeit dazu, dass weniger Fluid mitgerissen wird. Dies macht es unmöglich, einen gleichmäßigen und konstanten Kontakt zwischen der Flüssigkeit und der Gasströmung zu erzielen. Schwefeldioxid und teilchenförmige Stoffe werden nicht effektiv aus dem Rauch entfernt, und die Absorptionsflüssigkeit erreicht nicht die Oberseite des Turms. Dies macht es sehr schwierig, die Absorptionsflüssigkeit zu ihrem Tank zurückzuleiten und das Niveau im Tank nimmt allmählich ab, bis es schließlich geschehen kann, dass die Flüssigkeit nicht mehr unter der Kraft ihres Eigengewichts umgewälzt werden kann.
Bei diesem beiden Vorrichtungen ist die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit abgesprüht wird, oder anders gesagt, die Höhe, bis in die sie gesprüht wird, direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Abgase. In der 13 repräsentiert die vertikale Achse die Abgasgeschwindigkeit, und die horizontale Achse repräsentiert die Betriebszeit. Wie es aus der 13 erkennbar ist, nimmt dann, wenn die Verbrennungskapazität eines Brenners klein ist, von einem Zeitpunkt T₁, dem Startzeitpunkt des Absorptionsturms, bis zu einem Zeitpunkt T₂, seinem Abschaltzeitpunkt, die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase innerhalb dieser Zeit ab, und es erweist sich als unmöglich, die von den Sprühdüsen abgesprühte Flüssigkeit über ein Standardniveau anzuheben. Die horizontale gestrichelte Linie in der 13 repräsentiert die minimale Lastgeschwindigkeit. Im Ergebnis erreicht nicht das Gesamtvolumen des Sprühnebels die Nebelbeseitigungseinheit an der Oberseite des Turms. Statt dessen fällt er in den Rückgewinnungsbehälter zurück und sammelt sich dort übermäßig an.
So musste der Rückgewinnungsbehälter 56, um ein kontinuierliches Umwälzen der Absorptionsflüssigkeit bei derartigen bekannten Vorrichtungen zu erzielen, von beträchtlicher Größe sein, und die Umwälzpumpe 21a, die nur während des Starts und des Abschaltens des Absorptionsturms 2 zu verwenden ist, musste eine Pumpe mit großer Leistung sein. Mit diesen Erfordernissen war ein nutzloser Kostenanstieg der Anlage verbunden.
Bei diesen beiden Vorrichtungen trifft der Nebel (d.h. Wassertröpfchen), der die Abgase mitreißt und so die Zielkomponenten wie Schwefeldioxid absorbiert, auf die gefaltete Platte des Nebelentferners oben im Turm, und er fällt dann herunter. Auf diese Weise wird die Absorptionsflüssigkeit kontinuierlich einer Wiederverwendung zugeführt. Bei bekannten Vorrichtungen, wie den oben Erörterten, beträgt die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Turm normalerweise ungefähr 4 bis 5 m/s, eine Geschwindigkeit, die es ermöglicht, dass der Nebelentferner das Wasser einfängt. In jüngerer Zeit bestand jedoch zunehmender Bedarf an einer Strömungsgeschwindigkeit von über 5,5 m/s, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und den Raumbedarf zu verringern.
Bei einer Geschwindigkeit über 5,5 m/s werden nicht alle Wassertröpfchen, die die Oberseite des Turms erreicht haben, durch den Nebelentferner eingefangen. Tröpfchen, die immer noch frei sind, werden gemeinsam mit den mitgerissenen Gasen nach außen ausgeblasen. Dies ist unabhängig davon, ob die Gase in die Atmosphäre ausgelassen werden oder ob sie an eine Verarbeitungsvorrichtung in einer Endstufe geliefert werden, unerwünscht.
Ferner nimmt bei einer Geschwindigkeit über 5,5 m/s das Volumen der mit den Gasen mitgerissenen Absorptionsflüssigkeit, die den Nebelentferner erreicht, stark zu. Die Flüssigkeit, die vom Nebelentferner nach unten tropfen sollte, bildet statt dessen an dessen Einlass einen Wirbel und verbleibt dort (d.h., es wird eine Zone erzeugt, in der sich die verstreute Absorptionsflüssigkeit sammelt). Dies beeinträchtigt die Nebelbeseitigungsfunktion stark. Wenn weniger Nebel festgehalten wird, werden die Wassertröpfchen in der Sammelzone mit den Abgasen mitgerissen und erneut dispergiert. Das Volumen des durch den Rauchabzug entweichenden Nebels nimmt zu.
DE-A 195 39 084 offenbart eine Vorrichtung zur Entschwefelung von Abgas, bei der ein unter Druck stehender Absorptionsflüssigkeitstank in einen Abgaskanal integriert ist. Absorptionsflüssigkeit aus dem unter Druck stehenden Tank wird durch eine durchbrochene Wand in den Abgasstrom gesprüht, wieder gesammelt und durch eine Pumpe zum Drucktank zurückgeleitet. Die gesammelte und an den Drucktank gelieferte Absorptionsflüssigkeit wird belüftet, um reaktionsfähigen Sauerstoff einzuleiten. Die Absorptionsflüssigkeit füllt den Drucktank vollständig auf.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Nassbehandlung zu schaffen, die selbst dann gleichmäßig arbeiten kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der verarbeiteten Gase variiert.
Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Nassgasprozess geschaffen, der keine Sprühpumpe erfordert und der es ermöglicht, die Absorptionsflüssigkeit selbst dann gleichmäßig rückzugewinnen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der die Flüssigkeit mitreißenden Gase abnimmt.
Durch eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Nassgasprozess geschaffen, der nicht die nach oben zeigenden, beim Stand der Technik erforderlichen Sprühdüsen verwendet, sondern der ein energieeffizientes Verfahren nutzt, das nicht viel Aufwand erfordert, die zunehmenden Kosten einer großen Anzahl von Sprühdüsen beseitigt, billig hergestellt werden kann und einen effizienten Flüssigkeit-Dampf-Kontakt ermöglicht.
Durch noch eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Nassgasverfahren zum Behandeln von Abgasen geschaffen, das keinen übermäßig großen Flüssigkeits-Rückgewinnungsbehälter oder eine übermäßig große Pumpenleistung benötigt und das auf effektive Weise die Probleme beseitigt, die mit einer Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase einhergehen.
Durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Bearbeiten von Abgasen geschaffen, das es ermöglicht, die Höhe der Säule einer Absorptionsflüssigkeit auf oder über einem Standardniveau zu halten, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der in den Turm eingeleiteten Abgase wegen eines Verbrennvorgangs mit geringerer Leistung abnimmt, wie dies während der Zeit auftritt, in der der Absorptionsturm hochgefahren oder heruntergefahren wird.
Durch eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Nassgasverfahren zum Behandeln von Abgasen in solcher Weise geschaffen, dass das Volumen von Nebel (Wassertröpfchen), der mit gewaschenen Gasen mitgerissen wird und aus dem Turm ausgeblasen wird, selbst dann minimal ist, wenn die Geschwindigkeit der Abgase innerhalb des Turms (und damit die Mitnahmerate) wesentlich erhöht ist.
Um die obigen Punkte zu berücksichtigen, haben wir die im Anspruch 1 offenbarte Erfindung in Form einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases geschaffen, bei der die im ersten Flüssigkeitsspeichertank gesammelte Absorptionsflüssigkeit durch eine Ausstoßeinheit aus Sprühdüsen oder dergleichen im Absorptionsturm in einer speziellen Richtung (die nach oben, horizontal oder unten zeigen kann) ausgesprüht wird. Die versprühte Flüssigkeit wird mit den in den Turm geleiteten Abgasen in Kontakt gebracht, und die Zielkomponenten der Gase werden absorbiert und beseitigt.
Diese Behandlungsvorrichtung zeichnet sich durch das Folgende aus. Der erste Flüssigkeitsspeichertank für die Absorptionsflüssigkeit verfügt über einen Drucktank, der im Raum über der Oberfläche der gesammelten Flüssigkeit ein Druckgas erzeugt. Der erhöhte Druck des Druckgases wird dazu verwendet, die im Drucktank gesammelte Flüssigkeit von der Sprühdüseneinheit in den Absorptionsturm zu sprühen.
Bei der Erfindung wird dann das Volumen der durch die Sprühdüsen versprühten Flüssigkeit durch die Oberfläche des unter Druck stehenden Tanks und den Druck des Gases bestimmt. Demgemäß kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Turm wegen schwankender Belastung des Dampferzeugers oder einer anderen Brennkraftmaschine variiert, der Druck im Tank in jedweder Richtung so gesteuert werden, dass diese Variation kompensiert wird. Auf diese Weise kann die Höhe des Sprühnebels ausgehend von den Sprühdüsen praktisch konstant gehalten werden, und die Absorptionsflüssigkeit kann selbst dann gleichmäßig rückgewonnen werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der mit der Flüssigkeit mitgerissenen Gase abnehmen sollte.
Der Druck des Gases innerhalb des Tanks kann dadurch auf einem spezifizierten Wert gehalten werden, dass für ein Gleichgewicht hinsichtlich des Volumens der aus dem Tank ausgegebenen Flüssigkeit, des Volumen der dem Tank zugeführten Flüssigkeit und des Volumen des in den Tank geblasenen Gases gesorgt wird.
Bei der Erfindung muss die Absorptionsflüssigkeit nicht unter Verwendung des direkten Drucks einer Sprühpumpe transportiert werden. Vielmehr wird das Innere des Tanks unter Verwendung von Druckgas wie Druckluft unter Druck gesetzt. So benötigt eine Ausführungsform an Stelle einer Anzahl verwendeter Pumpen nur einen Drucktank und eine Druckgasquelle, wie einen Luftkompressor, um das Gas dem Tank zuzuführen. Der Aufbau kann kleiner gemacht werden, und die Kosten der Anlage und des Betriebs können gesenkt werden.
Selbst bei einer Anlage, bei der die die Absorptionsflüssigkeit liefernden Sprühdüsen nach oben zeigen, müssen diese nach oben zeigenden Sprühdüsen nicht über der Oberfläche der Flüssigkeit im Drucktank platziert werden. Die Tatsache, dass der Tank tiefer positioniert werden kann, erhöht die Konstruktionsfreiheit.
Bei der Ausführungsform des Anspruchs 2 sollte, wenn eine der Komponenten, auf die hinsichtlich der Absorption in der Flüssigkeit und Beseitigung abgezielt wird, Schwefeldioxid (SO₂) ist, das Druckgas ein solches sein, das Sauerstoff enthält, und das Gas sollte am Boden des Tanks in die gesammelte Flüssigkeit geblasen werden.
Die Aufschlämmung der Absorptionsflüssigkeit, die durch die Sprühdüsen versprüht wird, enthält Kalk, der SO₂ absorbiert, wenn er mit den Abgasen in Kontakt kam. Wenn diese Aufschlämmung im Drucktank gesammelt wird, wird SO₂ durch Kontakt mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas oxidiert, und es wird Kalziumsulfatdihydrat (Gips) erzeugt.
Bei der Ausführungsform des Anspruchs 3 sollte eine Sammeleinheit zum Sammeln der Flüssigkeit, die die Zielkomponenten absorbiert hat, im Absorptionsturm höher als die Oberfläche der Flüssigkeit im Drucktank platziert sein. Der Auslass der Leitung, durch die die Absorptionsflüssigkeit vom Rückgewinnungsbehälter zum transparente transportiert wird, sollte unter der Oberfläche der im transparente gesammelten Flüssigkeit platziert sein.
Bei dieser Ausführungsform wird die Flüssigkeit, die die Zielkomponenten aus den Abgasen absorbiert und damit entfernt hat, über die Sammeleinheit zum transparente zurück umgewälzt, wo sie rückgewonnen und wiederverwendet werden kann.
Wenn die Leitung, die die Flüssigkeit von der Sammeleinheit zurückführt in den abgedichteten Raum im oberen Teil des transparentes geöffnet wäre, würde der Gasdruck in diesem Raum abgebaut werden, wenn Gas durch die Leitung in den Absorptionsturm entweichen würde, und der Tank würde nicht mehr unter Druck stehen.
Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Leitung, die die Flüssigkeit von der Sammeleinheit zum transparente zurückleitet, unter der Oberfläche der im transparente gesammelten Flüssigkeit geöffnet. Diese Position ermöglicht es, dass die Flüssigkeit in der Leitung als Abdichtung für den Gasdruck im Tank wirkt. Außerdem steigt, da die Sammeleinheit in einer speziellen Höhe im Absorptionsturm platziert ist, die höher als die Oberfläche der im transparente gesammelten Flüssigkeit liegt, das Niveau der Flüssigkeit in der Leitung in Verbindung mit der Sammeleinheit entsprechend dem Druck im Tank an. Die Höhendifferenz der Leitung, die Position der Sammeleinheit und der Druck im Tank können so eingestellt werden, dass das Niveau der Flüssigkeit in der Leitung unter dem in der Sammeleinheit liegt. Dies erlaubt es, den Gasdruck im Tank durch die Flüssigkeit in der Leitung aufrechtzuerhalten, wenn diese vom Rückgewinnungsbehälter zum transparente zurück umgewälzt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die Absorptionsflüssigkeit im Turm nach oben gesprüht und in einer Sammeleinheit oben im Turm gesammelt. Da jedoch einiges der Flüssigkeit im Allgemeinen zum Boden des Turms tropft, ist es nicht möglich, 100% der Flüssigkeit unter Verwendung nur der Sammeleinheit zu sammeln. Wenn die Flüssigkeit, die sich am Boden des Turms sammelt, ein bestimmtes, spezifiziertes Niveau erreicht, sollte sie durch eine Niederdruckpumpe zum transparente zurückgeleitet werden. Außerdem muss, da es unvermeidlich ist, dass ein gewisser Anteil der Flüssigkeit mit dem Gas entweicht, dieser Anteil über die Leitung ersetzt werden, die die Ausgangsmaterialien zuführt. Die Ausführungsform des Anspruchs 7 zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass der Pfad der in den Absorptionsturm geleiteten Abgase über einen großen Bereich abhängig vom Volumen der Gase und auf Grund der Tatsache eingestellt werden kann, dass die Einstellung in einem Teil des Pfads erfolgt, wo die Abgase in den Turm strömen.
Bei dieser Ausführungsform können dann, wenn Lastschwankungen des Dampferzeugers oder einer anderen Verbrennungsvorrichtungen dafür sorgen, dass die Gasströmung im Absorptionsturm abnimmt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit der den Pfad passierenden Gase proportional abnimmt, die Abmessungen des zunächst durch die Gase durchquerten Kanals daraufhin so gesteuert wer den, dass die Strömungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Die Sprühhöhe gegenüber den Sprühdüsen kann konstant gehalten werden, was zu einer gleichmäßigen Mitnahme der Flüssigkeit durch die Gasströmung und einem stabilen Flüssigkeit-Dampf-Kontakt führt. Das Schwefeldioxid und teilchenförmige Stoffe, wie sie im Rauch enthalten sind, können effektiv entfernt werden und die Flüssigkeit oben im Turm kann gleichmäßig zurückgewonnen und kontinuierlich zu ihrem Tank zurück umgewälzt werden.
In diesem Fall kann das Aussprühen von Flüssigkeit aus den Sprühdüsen im Bereich, in dem die Gasströmung abgesperrt wurde, angehalten werden. Dies spart an Aufwand zum zwecklosen Antreiben der Pumpe, und es verhindert, dass die Flüssigkeit nutzlos zurückgewonnen wird.
Bei einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die diese Ausführungsform realisieren soll, ist der Strömungspfad der in den Absorptionsturm geleiteten Gase durch Platten, die in der Richtung der Gasströmung zum Bereich verlaufen, in dem die Flüssigkeit aus den Sprühdüsen ausgesprüht wird, in mehrere Strömungsbereiche unterteilt. Diese Platten ermöglichen es, das Volumen der in jeden oben genannten Teilpfad eintretenden Strömung proportional zum Volumen des zugeführten Gases einzustellen, und sie ermöglichen es, jedes Segment zu öffnen oder zu schließen.
Wenn bei dieser Ausführungsform das Volumen des in den Turm strömenden Gases abnimmt, was bewirkt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des den Weg durchlaufenden Gases proportional abnimmt, kann einer der durch die Platten erzeugten Pfade verschlossen oder verengt werden. Anders gesagt, können die Abmessungen des Kanals so eingestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Gases konstant bleibt, wenn sein Volumen abnimmt.
Eine andere Vorrichtung verfügt über einen Rückgewinnungsbehälter am Boden des Turms und eine Sprühdüse über diesem an der Innenseite des Turms, von der die Absorptionsflüssigkeit nach oben gesprüht wird. Das untere Ende mindestens einer der vertikalen Platten, die in der Richtung der Gasströmung zum Bereich, in dem die Flüssigkeit aus den Sprühdüsen ausgesprüht wird, verläuft, erstreckt sich bis zum Rückgewinnungsbehälter für die Flüssigkeit nach unten. Durch Einstellen des Niveaus der Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter kann der Benutzer willkürlich dafür sorgen, dass die Unterkante der Platte in die Flüssigkeit eintaucht. Auf diese Weise kann der Strömungspfad des Gases, der durch die Platten unterteilt wird, durch den Benutzer willkürlich vergrößert oder verengt werden.
Anders gesagt, befinden sich die Unterkanten der Platten auf verschiedenen Höhen, so dass durch Einstellen des Niveaus der Flüssigkeit selektiv dafür gesorgt werden kann, dass die Unterseite einer beliebigen der Platten eintaucht.
Eine Alternative der oben beschriebenen Konfiguration bestünde darin, dass mindestens eine der Platten, die sich vertikal entlang der Richtung der Gasströmung zum Bereich erstrecken, in dem die Absorptionsflüssigkeit aus den Sprühdüsen ausgesprüht wird, so konstruiert ist, dass ihr Unterrand frei gegenüber dem Rückgewinnungsbehälter für die Absorptionsflüssigkeit angehoben oder abgesenkt werden kann. Wenn die Unterseite der Platte selektiv abgesenkt wird, bis sie in die Flüssigkeit eintaucht, wird der durch die Platte erzeugte Pfad verschlossen.
Bei diesen Konfigurationen bildet das Einstellen des Niveaus der Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter oder das selektive Absenken der Unterseite einer der Tafeln bis sie sich in der Flüssigkeit befindet, eine einfache Weise zum selektiven Verschließen eines der Pfade im Bereich, in dem das Gas strömt.
Eine andere Maßnahme zum Steuern des Gasflusses ist die Folgende: die Unterseite mindestens einer der Tafeln, die sich entlang dem Pfad der Gasströmung zum Bereich erstrecken, in dem die Flüssigkeit aus den Sprühdüsen ausgesprüht wird, ist so konstruiert, dass sie schwingen kann. Durch Ändern des Winkels dieser Platte kann das Strömungsvolumen des in den durch diese Platte geschaffenen Pfads eintretenden Gases eingestellt werden oder der Pfad kann geöffnet oder geschlossen werden.
Anders gesagt, kann der Winkel der Unterseite der Platte verändert werden, um die Mündung des an sie grenzenden Pfads zu verschließen oder einzuengen, oder die Unterseite der Platte kann in die Absorptionsflüssigkeit abgesenkt werden.
Bei dieser Konfiguration bildet das Ändern des Winkels, mit der die Platte aufgehängt ist, eine einfache Weise zum Steuern des Strömungsvolumens von Gas in den Strömungsbereich oder zum vollständigen Öffnen oder Verschließen des Pfads.
Eine andere Ausführungsform zeichnet sich durch Folgendes aus. Die Unter seite der Platte kann zum Einlass hin verstellt werden, durch den die Abgase in den Absorptionsturm geleitet werden. Die Strömung der durch den Einlass in den Turm geleiteten Gase wird wird durch das bewegliche Teil kontrolliert, wenn sie in derselben Richtung transportiert werden, in der die Flüssigkeit aus den Sprühdüsen gesprüht wird.
Bei dieser Ausführungsform fungiert die Platte auch dahingehend, die Strömung der Abgase zu kontrollieren, was zu einem besseren Flüssigkeit-Dampf-Kontakt führt.
Eine andere Ausführungsform zeichnet sich durch Folgendes aus. Die Platte kann so verstellt werden, dass sie praktisch orthogonal zur Richtung verläuft, in der die Abgase strömen. Durch Verstellen der Platte wird die Querschnittsfläche des Kanals eingestellt.
Bei dieser Ausführungsform erlaubt es ein Verstellen der Platte auf Schwankungen des Strömungsvolumens der Abgase hin, die Querschnittsfläche des Gaskanals frei einzustellen.
Die Ausführungsform des Anspruchs 4 zeichnet sich durch das Folgende aus. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase unter einen vorgegebenen Wert fällt, wird die Absorptionsflüssigkeit, die in den Rückgewinnungsbehälter am Boden des Absorptionsturms gefallen ist, durch einen zweiten Tank zum ersten Drucktank zurück umgewälzt, von wo aus die Absorptionsflüssigkeit an den Turm geliefert wird.
Der zweite Tank kann die zu Wartungszwecken vorhandene Ablasswanne aufweisen; oder es kann ein aus der Wartungs-Ablasswanne und einer Ablasswannenpumpe bestehendes Umwälzsystem dazu verwendet werden, die Absorptionsflüssigkeit durch den zweiten Tank und in den ersten Drucktank umzuwälzen.
Das Umwälzsystem für die Absorptionsflüssigkeit, das über die Wartungs-Ablasswanne und Ablasswannenpumpe verfügt, wurde beim Stand der Technik zum Zwischenlagern der Flüssigkeit im Turm, während dieser gereinigt wurde, verwendet. Das Fassungsvermögen der Ablasswanne sollte dazu ausreichen, die gesamte Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter am Boden des Turms aufzunehmen, während dieser gereinigt wird, so dass sie mindestens so groß wie der Rückgewinnungsbehälter sein muss. Zu Zeiten, zu denen nicht die gesamte von den Sprühdüsen versprühte Flüssigkeit den Nebelentferner erreicht, wie dann, wenn der Turm hoch- oder heruntergefahren wird, tropft einiges der Flüssigkeit in den Rückgewinnungsbehälter herunter. Wenn sich ein übermäßig großes Flüssigkeitsvolumen im Rückgewinnungsbehälter angesammelt hat, kann dieses effektiv in die große Wartungs-Ablasswanne entfernt werden. Dies ermöglicht es, dass ein kleinerer Rückgewinnungsbehälter ausreicht.
Wenn die aus dem Rückgewinnungsbehälter entfernte und in der Ablasswanne oder einem anderen zweiten Tank platzierte Absorptionsflüssigkeit nicht zum ersten Drucktank zurück umgewälzt wird, ist das System nicht dazu in der Lage, nach diesem Zeitpunkt gleichmäßig zu funktionieren.
Es ist eine Pumpe vorhanden, um die in den zweiten Tank abgelassene Absorptionsflüssigkeit zum ersten Drucktank zurückzuleiten, nachdem die Wartung oder Reinigung abgeschlossen ist. Wenn die Wartungs-Ablasswanne als zweiter Drucktank verwendet wird, wie es bei dieser Erfindung spezifiziert wird, kann das System seinen Betrieb fortsetzen, während diese vorhandene Pumpe (d.h. die Ablasswannenpumpe) dazu verwendet wird, die abgelassene Flüssigkeit zum zweiten Drucktank zurückzuleiten.
Bei dieser Ausführungsform kann dann die Absorptionsflüssigkeit ab dem Zeitpunkt, zu dem der Turm gestartet wird, bis zu dem, zu dem er heruntergefahren wird, kontinuierlich umgewälzt werden, ohne dass ein übermäßig großer Rückgewinnungsbehälter oder eine zusätzliche oder größere Umwälzpumpe erforderlich wäre.
Wenn das Umwälzsystem zur Wartung, das über die Ablasswanne und die Ablasswannenpumpe verfügt, in einem System zum Zurückleiten der Flüssigkeit zum ersten Drucktank über einen zweiten Tank verwendet wird, sollte die Flüssigkeit durch dieses System zum ersten Drucktank zurück umgewälzt werden, wenn der Turm hochgefahren oder heruntergefahren wird.
Während des Hoch- und Herunterfahrens fällt die gesamte versprühte Flüssigkeit in den Rückgewinnungsbehälter, bis die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase die Lastgeschwindigkeit erreicht. Wenn jedoch die heruntergefallene Flüssigkeit aus dem Rückgewinnungsbehälter am Boden des Turms in einen zweiten Tank abgelassen wird, kann sie über den Umwälzpfad kontinuierlich zum ersten Drucktank zurückgeleitet werden, um so ein kontinuierliches Umwälzen vom Hoch- bis zum Herunterfahren zu ermöglichen.
Eine Vorrichtung, wie sie vorzugsweise zum Realisieren dieser Ausführungsform verwendet wird, zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass sie über Folgendes verfügt: einen Flüssigkeits-Rückgewinnungsbehälter am Boden des Absorptionsturms; einen zweiten Drucktank, der die Flüssigkeit vom Rückgewinnungsbehälter am Boden des Absorptionsturms aufnimmt; einen ersten Drucktank, der die Flüssigkeit zum Absorptionsturm liefert; einen Umwälzpfad, der den Rückgewinnungsbehälter am Boden des Turms über den zweiten Drucktank mit dem ersten Drucktank verbindet; und eine Steuerungsvorrichtung, die die Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter am Boden des Turms über den zweiten Speichertank zum ersten Drucktank zurück umwälzt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase unter einen vorgegebenen Wert fällt. In diesem Fall sollten, um die Ausführungsform eher bevorzugt zu realisieren, bestimmte Vorrichtungen vorhanden sein, nämlich eine Einrichtung, die den ersten Drucktank für die Absorptionsflüssigkeit unter Druck setzt, und eine Einrichtung zum Steuern der Druckerzeugungsvorrichtung in solcher Weise, dass der Druck der an den Turm gelieferten Flüssigkeit nahezu konstant bleibt.
Wenn das aus der Wartungs-Ablasswanne und der Ablasswannenpumpe bestehende Wartungs-Umwälzsystem dazu verwendet wird, die Flüssigkeit über einen zweiten Tank zum ersten Drucktank zurück umzuwälzen, fällt während des Hoch- und Herunterfahrens das Gesamtvolumen der versprühten Flüssigkeit in den Rückgewinnungsbehälter. Wenn diese Flüssigkeit über die Ablasswanne in den ersten Drucktank zurück umgewälzt wird, wird das Fluidniveau im ersten Drucktank höher als es während des Normalbetriebs ist. Da die Schwerkraft abhängig davon variiert, wieviel Flüssigkeit in den Tank hinzugegeben wird, variiert das Volumen der der Zuführvorrichtung zugeführten Flüssigkeit, und es variiert das Volumen der von der Zuführvorrichtung versprühten Flüssigkeit.
Diese Ausführungsform berücksichtigt dieses Problem durch Kontrollieren des Drucks im Raum der Oberfläche der Flüssigkeit im ersten Drucktank. Der im Raum über der Flüssigkeit wirkende Druck wird auf Schwankungen der durch die Flüssigkeit ausgeübten Schwerkraft hin kontrolliert. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit unabhängig von ihrer Höhe im ersten Drucktank auf stabile Weise zugeführt werden.
Die Ausführungsform des Anspruchs 6 zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase im Absorptionsturm unter einen vorgegebenen Wert fällt, die behandelten, aus dem Turm ausgeblasenen Gase über eine Umgehungsleitung zum Einlass des Turms zurückgeleitet werden.
Eine Vorrichtung zum effektiven Realisieren dieser Ausführungsform zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass sie über eine Umgehungsleitung verfügt, durch die die behandelten, aus dem Absorptionsturm ausgeblasenen Gase zu dessen Einlass zurückgeliefert werden kann, und sie eine Steuerung aufweist, die dafür sorgt, dass die Umgehungsleitung geöffnet wird, damit die behandelten Abgase zum Einlass des Turms zurückgeleitet werden können, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase im Absorptionsturm unter einen vorgegebenen Wert fällt.
Bei dieser Ausführungsform kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase im Turm während des Hoch- oder Herunterfahrens des Turms unter die Lastgeschwindigkeit fällt, die Umgehungsleitung geöffnet werden, damit die behandelten Abgase zum Einlass des Turms zurückgeleitet werden. Auf diese Weise kann die erhöhte Geschwindigkeit der Gase vom Dampferzeuger, Brenner oder einer anderen Quelle von Abgasen genutzt werden, und das Strömungsvolumen kann erhöht werden, so dass die Strömungsgeschwindigkeit im Turm über der Lastgeschwindigkeit bleibt.
Gemäß dem Anspruch 7 ist eine Einrichtung vorhanden, mit der die Abmessungen des Kanals, durch den die Abgase in den Absorptionsturm eintreten, verändert werden können. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Turm unter einen vorgegebenen Wert fällt, kann der Kanal durch die Vorrichtung verengt werden; und wenn dies die Geschwindigkeit nicht auf den Sollwert bringt, kann eine Umgehungsleitung geöffnet werden, damit die behandelten Abgase zum Einlass des Turms zurückgeleitet werden. Dies erhöht die Geschwindigkeit der in den Absorptionsturm geleiteten Abgase, und es verringert die erforderliche Gebläseleistung.
Die Einrichtung zum Ändern der Abmessungen des Gaskanals können über Platten im Absorptionsturm verfügen, die sich in der Richtung der Gasströmung vertikal zum Bereich erstrecken, in dem die Flüssigkeit aus den Sprühdüsen versprüht wird. Diese Platten vergrößern oder verkleinern die Breite des Kanals für die Abgase, um die Strömungsgeschwindigkeit über der Lastgeschwindigkeit zu halten. Sie ermöglichen es, die Geschwindigkeit der Gase im Turm beträchtlich zu erhöhen, wenn das umgewälzte Gasvolumen klein ist.
Die Flüssigkeit, die in Form von Nebel im Gas mitgenommen wird, wird durch einen Nebelentferner oben im Turm aufgefangen.
Eine Ausführungsform zeichnet sich durch das Folgende aus. Unter dem Nebelentferner existiert ein Rückgewinnungsbehälter, der die Flüssigkeit aufnimmt, die vom Nebelentferner herunterfällt. Die Oberseite eines geeigneten Leitungsstücks steht mit der Unterseite dieses Rückgewinnungsbehälters in Verbindung. An der Unterseite dieser Leitung befindet sich eine Öffnung, durch die die durch sie transportierte Flüssigkeit an einer speziellen Stelle im Turm ausgelassen wird.
Bei dieser Ausführungsform gelangt, wenn die Abgase im Absorptionsturm mit hoher Geschwindigkeit strömen, so dass das Volumen der mit den Gasen mitgenommenen Flüssigkeit, das den Nebelentferner erreicht, wesentlich ansteigt, die vom Nebelentferner herunterfallende Flüssigkeit in einen Rückgewinnungsbehälter, und sie wird über eine Leitung geeigneter Länge an eine Stelle innerhalb des Turms abgezogen. Mit dieser Konfiguration kann selbst dann, wenn nur ein sehr kleines Volumen des Nebels gesammelt wird, der mit den gewaschenen Abgasen mitgenommen wird und aus dem Turm ausgeblasen wird, und wenn die Geschwindigkeit der Gase innerhalb des Turms (die Mitnahmegeschwindigkeit) hoch ist, das Volumen des in den gewaschenen Gasen enthaltenen Nebels (winzige Tröpfchen), der aus dem Turm ausgeblasen wird, so stark wie möglich minimiert werden. Dieses Verfahren verbessert die Effizienz des Gasbehandlungsvorgangs, so dass es extrem vorteilhaft ist.
Bei den Ausführungsformen, die in Kürze erörtert werden, zeigen die Sprühdüsen in den Figuren nach oben, wodurch ein vertikaler Strahl erzeugt wird, der nach oben sprudelt. Jedoch besteht für bei der Erfindung verwendete Sprühdüsen keine ausschließliche Einschränkung auf eine Ausrichtung nach oben, außer dann, wenn dies ausdrücklich angegeben ist.
Eine Ausführungsform zeichnet sich durch das Folgende aus. Die Sprühdüsen zeigen nach oben, und der Auslass am Boden der Verbindungsleitung ist über der Höhe des von den Sprühdüsen ausgesprühten Strahls platziert, vorzugsweise unter der Sammelzone für die dispergierte Flüssigkeit, die unmittelbar unter dem Nebelentferner liegt, und über der Höhe des von den Sprühdüsen abgesprühten Strahls. Es wäre bevorzugt, wenn der Auslass an der Unterseite der Transportleitung als Sprühdüse ausgebildet wäre und die aus dem Auslass ausgetriebene Flüssigkeit zum Strahl hin gesprüht werden könnte.
Bei der Erfindung verbindet sich die durch die Transportleitung zur Absorptionseinheit direkt über dem Sprühstrahl (an der Oberseite der Flüssigkeitssäule) transportierten Flüssigkeit mit dem aus den Sprühdüsen ausge sprühten Strahl, so dass sie ein zweites Mal die Schadstoffkomponenten im Gas absorbiert, wodurch die Effektivität des Waschvorgangs verbessert wird und die Behandlungsfähigkeiten auf hohem Niveau gehalten werden.
Eine andere Ausführungsform zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass der Auslass an der Unterseite der Transportleitung im Flüssigkeits-Rückgewinnungsbehälter platziert ist.
Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Flüssigkeit gleichmäßig zum Rückgewinnungsbehälter zu transportieren und sie wieder zu verwenden, wenn das Volumen der den Nebelentferner erreichenden Flüssigkeit wesentlich ansteigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen, die über keinen Drucktank gemäß dem Anspruch 1 verfügen, sind durch die Ansprüche nicht abgedeckt, jedoch für das Verständnis der Erfindung hilfreich.
Die 1 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die mit der ersten Ausführungsform der Erfindung in Zusammenhang steht.
2 ist ein Kurvenbild einer probengemäßen Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Gase und der Rate, mit der SO₂ in der in der 1 dargestellten Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases beseitigt wird.
3 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die ein Speisen mittels Schwerkraft nutzt, um die Absorptionsflüssigkeit zuzuführen.
4 zeigt zwei Arten, gemäß denen die in der 3 für die Absorptionsflüssigkeit dargestellten Leitungen angeordnet sein können. Die 4(A) zeigt Gaspfade für den Fall, dass die Leitungen in einer horizontalen Ebene parallel angeordnet sind. Die 4(B) zeigt Gaspfade für den Fall, dass zwei Niveaus von Leitungen in zwei horizontalen Ebenen aufgeschichtet sind, die praktisch den Einlass zum Gaspfad schneiden.
5 zeigt eine teilperspektivische Zeichnung zum Veranschaulichen der Strömung von Absorptionsflüssigkeit durch in der 4 dargestellte Leitungen. Die 5(A) zeigt Leitungen mit Einschnitten an den Oberrändern der Seitenwände und die 5(B) zeigt Leitungen ohne Einschnitte an den Oberrändern der Seitenwände.
6 zeigt eine andere Ausführungsform der bei der oben erörterten Ausführungsform dargestellten Leitungen. Die 6(A) zeigt, dass die Unterseiten der Leitungen 31 über Rohre verfügen, deren Querschnitte halbkreisförmig sind.
6(B) zeigt Leitungen, deren Querschnitte Hohlkreise sind.
6(C) zeigt Leitungen, deren Querschnitt eine Ellipse bildet. 6(D) zeigt Leitungen, die, Räumen zugewandt, über zahlreiche kleine Löcher mit Intervallen entlang der axialen Richtung aufweisen. 6(E) zeigt Leitungen, die, Räumen zugewandt, zahlreiche Schlitze mit Intervallen entlang der axialen Richtung aufweisen.
7 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet.
8 zeigt eine grobe Teilskizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer ersten Modifizierung, die einen anderen Typ der in der 7 dargestellten Platte zeigt.
9 zeigt eine grobe Teilskizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer zweiten Modifizierung, die einen anderen Typ der in der 7 dargestellten Platte zeigt.
10 zeigt eine grobe Teilskizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer dritten Modifizierung, die einen anderen Typ der in der 7 dargestellten Platte zeigt.
11 zeigt eine grobe Teilskizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer vierten Modifizierung, die einen anderen Typ der in der 7 dargestellten Platte zeigt.
12 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die die vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist.
13 zeigt ein Kurvenbild zum Abgasvolumen über der Zeit bei einem Dampferzeugerbetrieb.
14 zeigt ein System zur Nassbehandlung eines Gases, das die fünfte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet und einen Nass-Absorptionsturm im Hauptpfad verwendet, der eine Abgasquelle und die Atmosphäre verbindet. (A) Zeigt, welche Schieber offen und geschlossen sind, und über welchen Weg die Gase strömen, wenn der Turm hochgefahren wird. (B) Zeigt die Schieber und die Gasströmung, wenn die Abgase vom Dampferzeuger, die in den Turm geleitet werden, die Lastgeschwindigkeit erreicht haben.
15 zeigt ein System zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer anderen Modifizierung der in der 14 dargestellten fünften Ausführungsform, bei der Tafeln vorhanden sind, um die Breite des Kanals im Absorptionsturm einzustellen.
16 zeigt ein System zur Nassbehandlung eines Gases gemäß noch einer anderen Modifizierung der in der 14 dargestellten fünften Ausführungsform, bei der Tafeln vorhanden sind, um die Breite des Kanals im Absorptionsturm einzustellen.
17 zeigt ein System zur Nassbehandlung eines Gases aus dem Stand der Technik unter Verwendung eines Nass-Absorptionsturms im Hauptpfad, der eine Abgasquelle und die Atmosphäre verbindet.
18 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die die sechste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet.
19 zeigt eine Seitenansicht der 18.
20 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Nebelentferners, der in der in der 18 dargestellten Vorrichtung installiert sein kann.
21 zeigt ein System zur Nassbehandlung eines Gases gemäß einer anderen Modifizierung der in der 18 dargestellten Erfindung.
22 ist ein experimentell verifiziertes, logarithmisches Kurvenbild der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Gase im Turm und der Konzentration des Nebels am Auslass des Nebelentferners.
23 ist ein Kurvenbild der experimentell verifizierten Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Gase im Turm und der Rate, mit der der Nebel am Einlass des Nebelentferners dispergiert wird.
24(A) zeigt eine grobe Skizze einer herkömmlichen Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, und die 24(B) zeigt eine perspektivische Ansicht, die veranschaulicht, wie zahlreiche nach oben zeigende Sprühdüsen und Rohre bei (A) angeordnet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 ist eine große Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die mit der ersten Ausführungsform der Erfindung in Beziehung steht.
In dieser Figur können Abgase 1 vom Dampferzeuger oder einer anderen Verbrennungsvorrichtung in den Einlass 3 im unteren Teil eines Absorptionsturms 2 geleitet werden. Die in den Turm geleiteten Abgase 1 werden mit der Absorptionsflüssigkeit 5 in Kontakt gebracht, die über Sprühdüsen 4 im unteren Teil des Inneren des Turms zugeführt wird, und die Zielkomponenten der Gase werden von diesen an die Absorptionsflüssigkeit 5 übertragen.
Die Tatsache, dass die Zielkomponenten der Gase eine Kombination mit der Absorptionsflüssigkeit eingehen können, deutet an, dass sie entweder lösliche Substanzen oder teilchenförmig sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Zielkomponente Schwefeldioxid (SO₂), das in einer Absorptionsflüssigkeit löslich ist; und als Absorptionsflüssigkeit wird eine Aufschlämmung verwendet, die Kalk, ein Absorptionsmittel, enthält.
Bei dieser Ausführungsform sind die Sprühdüsen nach oben zeigende Sprühdüsen 4. Wenn die Absorptionsflüssigkeit 5 von den Sprühdüsen 4 nach oben gesprüht wird, werden die durch den Einlass 3 eingeleiteten Abgase 1 von Strahlen 5a der aus den Sprühdüsen 4 versprühten zur Nassbehandlung eines Gases mitgerissen. Es kommt zu einem Flüssigkeit-Dampf-Kontakt, wenn die Gase dazu gezwungen werden, durch die Strahlen der Absorptionsflüssigkeit 5 zu strömen.
Im oberen Teil des Absorptionsturms 2 ist nahe der Spitze der Strahlen ein Nebelentferner 6 vorhanden. Der Nebelentferner 6 entfernt die Absorptionsflüssigkeit 5, die die Gase 1 mitgenommen hat.
Nachdem die Zielkomponenten durch die Absorptionsflüssigkeit 5 im Turm 2 entfernt wurden und die mitgenommene Absorptionsflüssigkeit 5 durch den Nebelentferner 6 entfernt wurde, werden die gewaschenen Gase 7 schließlich durch eine Auslassöffnung in die Atmosphäre oder eine erforderliche Behandlungsvorrichtung (nicht dargestellt) einer späteren Stufe transportiert.
Am Innenumfang des Absorptionsturms 2 ist unter dem Nebelentferner eine Sammeleinheit 9 mit offener Oberseite platziert. Die durch den Nebelentferner 6 aufgefangene Absorptionsturm 5 sammelt sich in der Sammeleinheit 9, und sie fällt durch ein Verbindungsrohr 10 in den Drucktank 11.
Der Druck im Tank 11 wird so eingestellt, dass die Strahlen der von den Sprühdüsen 4 abgesprühten Absorptionsflüssigkeit 5 höher laufen, wenn die Abgase 1 schneller strömen, und so, dass sie höher als die Sammeleinheit 9 laufen.
Das obere Ende des Verbindungsrohrs 10 steht mit dem Boden der Sammeleinheit 9 in Verbindung. Das Verbindungsrohr 10 läuft durch die Oberseite des Drucktanks 11, und sein unteres Ende liegt an einer Stelle im Tank 11, an der es normalerweise eingetaucht ist. Auf diese Weise erzeugt das Verbindungsrohr 10 eine Gasabdichtung im Drucktank 11.
Anders gesagt, wird, obwohl die Absorptionsflüssigkeit 5, die sich in der Sammeleinheit 9 sammelt, durch das Rohr 10 in den Drucktank 11 fließt, die Luft im abgedichteten Raum 11a über der Flüssigkeit im Drucktank 11 unter Druck gesetzt, so dass die Flüssigkeit 5 im Tank 11 eine Rückströmung erfährt. Das Niveau der Flüssigkeit im Rohr 10 steigt proportional zum Druck im Tank 11 an. Durch Einstellen der Differenz zwischen der Ober- und der Unterseite des Rohrs 10, der Position der Sammeleinheit 9 und des Drucks im Tank 11 in solcher Weise, dass das Niveau der Flüssigkeit im Verbindungsrohr 10 niedriger als in der Sammeleinheit 9 ist, wird es der Absorptionsflüssigkeit 5 in der Sammeleinheit 9 ermöglicht, zum Drucktank 11 zurückzukehren, und die Flüssigkeit 5 im Rohr 10 kann weiterhin für die Gasdruckabdichtung im Tank 11 sorgen.
Am Boden des Drucktanks 11 befinden sich ein Luftkompressor 12 und ein Gasgebläserohr 13, das mit diesem verbunden ist. Druckluft, anders gesagt, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wird in die gelagerte Flüssigkeit geblasen.
Die Rolle dieses Druckgases ist eine Doppelte. Seine erste Funktion besteht im Aufrechterhalten des Drucks im abgedichteten Raum 11a im Drucktank 11. Seine zweite Funktion erscheint dann, wenn die Flüssigkeit 5, die durch Flüssigkeit-Dampf-Kontakt SO₂ absorbiert hat und nun eine Kalk enthaltende Aufschlämmung ist, mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas in Kontakt gelangt. Dieser Kontakt bewirkt ein Oxidieren von SO₂, wodurch Kalziumsulfatdihydrat (Gips) erzeugt wird.
Der Druck im abgedichteten Raum 11a des Tanks 11 wird dazu verwendet, die Drucktank 11 gelagerte Absorptionsflüssigkeit 5 über eine Zuführleitung 14 und ein Ventil 15, das das Strömungsvolumen regelt, zu den Sprühdüsen 4 im Absorptionsturm 2 umzuwälzen.
Nun wird die Konfiguration des Drucktanks 11 erörtert.
An der Oberseite des Drucktanks 11 befinden sich ein Auslassrohr 17 und ein Ventil 16, das den Druck im Tank 11 regelt. An der Seitenwand des Tanks befinden sich ein Rohr 18, durch das Rohmaterialien wie Neutralisierungsmittel zugeführt werden, und ein Rohr 20, durch das die Absorptionsflüssigkeit 5 aus dem Rückgewinnungsbehälter 56 am Boden des Turms 2 durch eine Umwälzpumpe 21 transportiert wird.
Das Rohr 19 entfernt den Gips, wie er sich bildet, wenn das SO₂ am Boden des Tanks 11 oxidiert.
Als Nächstes werden die Gründe erörtert, weswegen der Drucktank 11 auf die obige Weise konfiguriert ist.
Bei dieser Ausführungsform entweicht, obwohl ein großer Teil der im Turm 2 nach oben gesprühten Absorptionsflüssigkeit 5 in der Sammeleinheit 9 oben im Turm gesammelt wird, in unvermeidlicher Weise ein Teil der Flüssigkeit 5 mit den Gasen, und ein Teil derselben fällt zum Boden des Turms. Die Sammeleinheit 9 sammelt nie 100 der Absorptionsflüssigkeit. Wenn das Niveau der sich am Boden des Absorptionsturms 2 sammelnden Drucktank ein vorgegebenes Niveau erreicht, wird sie durch die Pumpe 21 zum Drucktank 11 zurückgeleitet.
Neutralisierungsmittel und dergleichen werden durch das Zuführrohr 18 zum Drucktank 11 geliefert, und ein Teil der Flüssigkeit wird über das Rohr 19 entfernt und zum Gips-Rückgewinnungsprozess umgewälzt. Bei dieser Ausfüh rungsform müssen dann die Zufuhr der Absorptionsflüssigkeit durch das Rohr 18, das Volumen der zum Gips-Rückgewinnungsprozess (nicht dargestellt) entnommenen Flüssigkeit und das Volumen der mit den Gasen entweichenden Flüssigkeit ins Gleichgewicht gebracht werden, um das Niveau der Flüssigkeit im Drucktank 11 aufrechtzuerhalten.
Das Volumen der durch den Luftkompressor 12 an den Drucktank 11 gelieferten Luft wird abhängig vom SO₂-Volumen in den Abgasen bestimmt. So wird der Luftdruck im Tank 11 dadurch eingestellt, dass das Volumen der durch die Rohre 14 und 19 ausgelassenen Flüssigkeit, das Volumen der durch die Rohre 10, 18 und 20 zugeführten Flüssigkeit und das Volumen der durch den Kompressor 12 eingeleiteten Luft ins Gleichgewicht gebracht werden.
Wenn das Gleichgewicht verloren geht und der Druck im Tank einen vorgegebenen Wert überschreitet, öffnet das Druckregelungsventil 16 automatisch, wodurch sich der Druck abbauen kann, bis der Innendruck im Tank zum vorgegebenen Wert zurückkehrt. Auf diese Weise kann der Druck im Tank immer auf einem Sollwert gehalten werden.
Der Effekt der durch diese Ausführungsform angegebenen Vorrichtung wurde durch den folgenden Versuch verifiziert.
Die 2 ist ein Kurvenbild einer beispielhaften Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Gase und der Rate, mit der SO₂ in der erfindungsgemäßen Gasbehandlungsvorrichtung entfernt wird, wenn die Absorptionsflüssigkeit eine Kalziumsulfat enthaltende Aufschlämmung ist und die Strömung der umgewälzten Flüssigkeit konstant ist. Die vertikale Achse repräsentiert die Entfernungsrate von SO₂, und die horizontale Rate repräsentiert die Strömungsgeschwindigkeit der Gase.
Aus diesem Versuch ist es deutlich, dass im Allgemeinen die erzielbare Entfernungsrate für Schwefeldioxid über einen großen Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten über 90% beträgt.
So können selbst dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, wenn die Last am Dampferzeuger oder einer anderen Quelle von Abgasen schwankt, immer noch mehr als 90% des Schwefeldioxids entfernt werden.
Auch wurde bei diesem Versuch fast die gesamte Absorptionsflüssigkeit in der in der 1 dargestellten Sammeleinheit 9 gesammelt, so dass der Pro zess ziemlich gleichmäßig lief. Wenn die Geschwindigkeit der Gasströmung abnahm, wurde der Druck im Tank 11 angehoben, um zu gewährleisten, dass die Flüssigkeit 5 die Oberseite des Turms erreicht. Auch in diesem Fall wurde beinahe die gesamte Flüssigkeit 5 in der Sammeleinheit 9 gesammelt.
Dann kann bei dieser Ausführungsform die Absorptionsflüssigkeit konstant ohne Verwendung einer Pumpe selbst dann zurückgewonnen werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, mit dem die Flüssigkeit mitgenommen wird, abnimmt.
Bei dieser Ausführungsform wird der Tank durch unter Druck stehendes Gas, wie Druckluft, unter Druck gesetzt. So ist es nicht erforderlich, das Niveau der Flüssigkeit im Tank über dem der Sprühdüsen zu halten, die die Flüssigkeit in den Turm sprühen. Der Drucktank kann niedriger als bei bekannten Vorrichtungen platziert werden, was den Konstruktionsfreiheitsgrad verbessert. Wie erörtert, kann, wenn die Absorptionsflüssigkeit 5 nicht mitgenommen werden kann, da die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Turm 2 auf Grund einer Lastschwankung gefallen ist, der Druck im Tank erhöht werden, damit die Flüssigkeit so hoch steigt, wie der Nebelentferner liegt. Dies gewährleistet, dass die Flüssigkeit rückgewonnen werden kann.
Die 3 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die die zweite Ausführungsform der Erfindung ist. Diese Vorrichtung verwendet nicht die nach oben zeigenden Sprühdüsen der vorigen Ausführungsform, sondern sie verwendet eine Schwerkraftspeisung zum Zuführen der Absorptionsflüssigkeit.
Wie es aus der Zeichnung erkennbar ist, werden die Abgase 1 vom Dampferzeuger oder einer anderen Verbrennungsvorrichtung über einen Rauchgaseinlass 3 am Boden des Absorptionsturms 2 eingeleitet. Sie laufen einen Gaspfad 2a entlang, der sich im Turm nach oben erstreckt, wobei eine vertikale Strömung erzeugt wird. Die Gase durchlaufen den Nebelentferner 6, und sie werden über die Auslassöffnung 8 an der Oberseite des Absorptionsturms ausgeblasen.
Am Boden des Absorptionsturms 2 ist ein Rückgewinnungsbehälter 56 vorhanden. Hier wird die Absorptionsflüssigkeit 5, die nun eine Kalkaufschlämmung ist und von der Oberseite des Turms 2 herunterfällt, gesammelt, und sie wird durch die Pumpe 21 zum ersten Flüssigkeitsspeichertank 27 umgewälzt.
Am Anfang des Gaspfads 2A, direkt über dem Rauchgaseinlass 3, sind zahlreiche Leitungen 31 mit offenen Oberseiten parallel in horizontalen Anordnungen, die zueinander orthogonal verlaufen, angeordnet. Das Niveau der Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitsspeichertank 27, der die Absorptionsflüssigkeit zu den Leitungen 31 liefert, ist geringfügig höher als das Niveau der Flüssigkeit in den Leitungen. Unter Verwendung der Schwerkraft mit geeigneter Fallhöhe wird Flüssigkeit 5 über das Rohr 29 und das Ventil 60 in Kopfrohre 190 (siehe die 5) im Turm gebracht. Sie läuft durch die Kopfrohre 190 zu den Leitungen 31, wo sie an der Oberfläche der Seitenwände jeder Leitung eine dünne Schicht bildet, die in die Räume 30 zwischen den Leitungen überläuft. (Siehe die 4 und 5.)
Das Niveau 27a der Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitsspeichertank 27 wird geringfügig höher als das Niveau der Flüssigkeit in den Leitungen 31 gehalten, so dass das Volumen der durch die Pumpe 21 und das Rohr 24a rückgewonnenen Flüssigkeit 5 und das Volumen zugeführter frischer Flüssigkeit abhängig vom Volumen rückgewonnener Flüssigkeit, die dem Turm über das Ventil 60 zugeführt wird, eingestellt werden.
Die 4 zeigt zwei Arten, gemäß denen die Leitungen 31 für die Absorptionsflüssigkeit angeordnet werden können. In der 4(A) sind die Leitungen in einer horizontalen Ebene, die den Einlass zum Gaspfad 2a praktisch schneidet, parallel angeordnet. Abgase 32 strömen durch die Räume 30 zwischen diesen Leitungen. Um die Absorptionsflüssigkeit 5 rückzugewinnen, die an den Innenwänden des Turms 2 als Kalkaufschlämmung nach unten tropft, sind Rohre 24 in Form von 90°-Bögen sowohl an der linken als auch der rechten Wand des Turms vorhanden.
Bei dieser Konfiguration sind zahlreiche Leitungen 31 parallel mit vorgegebenen Intervallen 30 am Einlass zum Gaspfad 2A angeordnet. Dies verringert die Größe des Kanals, durch den das Gas laufen muss, wodurch es auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Die Absorptionsflüssigkeit 5 fließt in die Räume 30 über (39), die Instrumente zum Beschleunigen der Gasströmung 32 sind. Die überlaufende Flüssigkeit gelangt so in orthogonalen Kontakt mit der schnell hochsteigenden Gasströmung 32. Die durch die Gasströmung 32 hoher Geschwindigkeit verliehene Energie verwirbelt die Flüssigkeit 5 und wandelt sie in Nebel.
Die Flüssigkeit 5, die sich in gekrümmten Auffangrohren 24 sammelt, wird durch das Gas erneut nach oben getragen, wodurch die für die Pumpe 21 er forderliche Arbeit verringert wird.
In der 4(B) sind zwei Niveaus von Leitungen, 31A und 31B, in zwei horizontalen Ebenen aufgeschichtet, die den Eingang des Gaspfads 2A praktisch schneiden. Die Gasströmung 32 wird durch die Räume 30A und 30B zwischen den Leitungen 31A in der unteren Ebene sowie 31B in der oberen Ebene gedrückt. Wenn der Kanal, durch den die Gasströmung 32 laufen muss, auf die Räume 30A zwischen den Leitungen 31A in der ersten Ebene verengt wird, wird er auf eine höhere Geschwindigkeit angetrieben. Absorptionsflüssigkeit 5 wird dort in die Räume 30A freigelassen, wo die Geschwindigkeit der Gasströmung 32 zunimmt. Bis zum Punkt, an dem die Flüssigkeit in orthogonalen Kontakt mit der schnell ansteigenden Gasströmung 32 tritt, ist die zugehörige Wirkung die in der 4(A) Dargestellte. Wenn sie in den Raum zwischen der ersten Gruppe von Leitungen 31A und der zweiten Gruppe 31B freigesetzt wird, bewirken die Verzögerung der Gasströmung 32 und die Expansion des Gases, dass der Hochgeschwindigkeitsstrom der Abgase 1 einen Unterdruck aufweist. An der Oberfläche der ersten Gruppe von Leitungen 31A, wo die Absorptionsflüssigkeit 5 freigesetzt wird, wird sie in feine Teilchen zerteilt und in Nebel gewandelt. Das Gas wird erneut komprimiert und beschleunigt, wenn es durch die Räume 30B zwischen den Leitungen 31B in der zweiten Ebene läuft. Es wird derselbe Vorgang wie oben beschrieben ausgeführt, was zu einem effektiveren Flüssigkeit-Dampf-Kontakt führt. Es wäre auch möglich, drei oder mehr Gruppen von Leitungen zu verwenden.
Die 5 veranschaulicht die Strömung von Absorptionsflüssigkeit 5 durch Leitungen 31 in der 4(A).
In dieser Figur kann ein Kopfrohr 190, das mit der Leitung 29 verbunden ist, durch die die Absorptionsflüssigkeit in das System eintritt, um die Innenwand des Turms herum verlaufen. Leitungen 31 sind parallel zueinander und orthogonal zur Achse des Rohrs 29 angeordnet. Ein Ende jeder Leitung 31 steht mit einer jeweiligen Öffnung 190a an der Seitenfläche des Kopfrohrs 190 in Verbindung.
Wie es aus der 5(A) erkennbar ist, verfügen die Oberseiten der Seitenwände der Leitungen 31 über eine horizontale Fläche. Die Absorptionsflüssigkeit 5 fließt entlang der gesamten Länge der Leitungen 31 über diese, und sie gelangt in die Räume 30 zwischen den Leitungen.
Da es extrem schwierig ist, an den Seitenwänden der Leitungen 31 einen ho rizontalen Rand anzubringen, ist in der 5(B) eine andere mögliche Konfiguration dargestellt. An den Oberrändern der beiden Seitenwände der Leitungen 31 ist eine Anzahl von Einschnitten 31A mit regelmäßigen Intervallen in der axialen Richtung vorhanden. Durch diese Einschnitte 31 wird ein intermittierender Überlauf 39 erzeugt, der in die Räume 30 gelangt und mit der Hochgeschwindigkeits-Gasströmung 32 in orthogonalen Kontakt tritt.
Bei dieser Ausführungsform bewegen sich die Abgase 1, die in den Absorptionsturm 2 eingebracht werden, direkt in die dünne Schicht des sich horizontal bewegenden Überlaufs. Wenn das Gas durch die Räume 30 zwischen den vielen parallelen Leitungen 31 läuft, wird eine schnell ansteigende Gasströmung erzeugt. (Die Geschwindigkeit des Gases im Turm beträgt ungefähr 10 m/s.) Diese Strömung tritt in orthogonalen Kontakt mit der Absorptionsflüssigkeit 5, wie es oben beschrieben ist. Die der Flüssigkeit 5 durch diesen Kontakt verliehene Energie zerteilt diese und erzeugt einen Nebel. Die Flüssigkeit wird in der ansteigenden Gasströmung dispergiert, die über den Leitungen 31 turbulent expandiert. Der Unterdruck an den offenen Oberflächen der Leitungen 31 sorgt auch dafür, dass die Flüssigkeit 5 an diesen Oberflächen der Leitungen zu Nebel wird. Da dieser Nebel im Gas dispergiert und mit ihm vermischt wird, tritt ein effizienter Flüssigkeit-Dampf-Kontakt auf, bei dem ein Gas gebildet wird, in dem die Flüssigkeit und der Dampf dispergiert sind.
Das Gas, in dem die Flüssigkeit und der Dampf dispergiert sind, erzeugt im oberen Teil des Turms eine Flüssigkeit-Dampf-Kontaktzone 2A. Wenn das Gas zum Nebelentferner 6 oben im Turm hoch steigt, werden die Zielkomponenten aus den Abgasen 1 entfernt und durch die Flüssigkeit 5 absorbiert.
Da die Zielkomponente bei dieser Ausführungsform Schwefeldioxid (SO₂) ist, das in der Flüssigkeit 5 löslich ist, wird eine Kalk, ein Absorptionsmittel, enthaltende Aufschlämmung dazu verwendet, die Kombination der Schadstoffkomponente mit der Absorptionsflüssigkeit 5 zu fördern.
Wenn die Abgase die Flüssigkeit-Dampf-Kontaktzone 2A erreichen, wird die mit den Gasen dispergierte und von ihnen mitgenommene Absorptionsflüssigkeit 5 durch den Nebelentferner 6 rückgewonnen und über das Rohr 24a zum ersten Flüssigkeitsspeichertank 27 zurückgeleitet. Die zurückgewonnene Flüssigkeit 5 wird von bogenförmigen Wannen 24, die entlang den Innenwänden des Turms verlaufen, über das Rohr 24b zum ersten Flüssigkeitsspeichertank 27 zurück umgewälzt.
Im Absorptionsturm 2 werden die Zielkomponenten durch die Flüssigkeit 5 absorbiert, und die mitgenommene Flüssigkeit 5 wird durch den Nebelentferner 6 abgetrennt. Abgase 1, die nun gewaschene Gase sind, werden schließlich über die Auslassöffnung 8 zur Atmosphäre oder zu einer anderen, stromabwärtig liegenden Vorrichtung (nicht dargestellt) transportiert.
Die 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Leitungen, wie sie bei der oben erörterten Ausführungsform dargestellt sind. Die Leitungen 31 verfügen hier über Wannen, deren Oberflächen verschlossen sind. Im oberen Teil der Seitenflächen der Leitungen 31, denjenigen Flächen, die den Räumen 30 zugewandt sind, durch die die Gasströmung 32 geleitet wird, existieren Schlitze oder zahlreiche kleine Löcher, die entlang der axialen Richtung der Leitung verlaufen. In diesem Fall sollten die Unterseiten der Leitungen 31 so ausgebildet sein, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, dass ihre Querschnitte eine Kurve (z.B. können sie rund, stromlinienförmig oder tropfenförmig geformt sein), einen Keil oder ein Dreieck bilden, was den Widerstand für das Fluid verringert. In der 6(A) verfügen die Unterseiten der Leitungen 31 über Rohre 31C, deren Querschnitte halbkreisförmig sind. Die Oberseiten der Rohre 31C sind durch flache Platten 31d abgedeckt. An den beiden Seitenwänden der Leitungen, die den Räumen 30 zugewandt sind, sind zahlreiche kleine Löcher 36 oder Schlitze 37 mit Intervallen entlang der axialen Richtung vorhanden. (Siehe die 6(D) und (E).)
Bei der in der 6(B) dargestellten Ausführungsform verfügen die Leitungen 34 über einen Querschnitt, der einen Hohlkreis bildet. Entlang der Erzeugenden eines horizontalen Querschnitts, der die Achse enthält, werden zahlreiche kleine Löcher 36 oder Schlitze 37 mit Intervallen entlang der axialen Richtung gebildet. (Siehe die 6(D) und (E).)
Bei der in der 6(C) dargestellten Ausführungsform verfügen die Leitungen 35 über einen Querschnitt, der eine Ellipse bildet. Entlang der Erzeugenden eines horizontalen Querschnitts, der die Achse enthält, sind zahlreiche kleine Löcher 36 oder Schlitze 37 mit Intervallen entlang der axialen Richtung vorhanden. (Siehe die 6(D) und (E).) Es ist nicht wesentlich, dass Löcher 36 oder Schlitze 37 entlang der Erzeugenden eines horizontalen Querschnitts, der die Achse enthält, liegen; sie können auch über oder unter der Achse platziert sein.
Dann strömt bei diesen Ausführungsformen die Absorptionsflüssigkeit 5 hori zontal in die Räume zwischen diesen Leitungen über, oder sie läuft dorthin aus, anstatt dass sie durch Sprühdüsen, wie bei bekannten Vorrichtungen, nach oben gesprüht würde. Dies führt zu verringerten Anlagekosten und Energieeinsparungen.
Vorzugsweise wird bei diesen Ausführungsformen die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung der Schwerkraft an die Leitungen geliefert. Jedoch schließt die Erfindung die Verwendung einer Pumpe zum Zuführen der Absorptionsflüssigkeit nicht aus. Wenn eine Pumpe verwendet wird, sollte sie klein sein, damit die Anlagekosten gesenkt werden können.
Bei diesen Ausführungsformen ist eine Anzahl von Leitungen in Reihen mit vorgegebenen Intervallen 30 am Einlass des Gaspfads 2a angeordnet. Dies führt zu einem effizienten Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zwischen der Gasströmung 32 und der Flüssigkeit 5 in den Räumen 30, wenn die Flüssigkeit zugeführt wird. Bei bekannten Vorrichtungen werden die Abgase mitgenommen und durch die Flüssigkeitsäule geblasen, bevor sie an der Oberseite des Turms dispergiert werden. Bei der Erfindung wird ein deutlich höherer Flüssigkeit-Dampf-Konakt innerhalb kürzerer Zeit und mit besserer Effizienz erzeugt. Dies führt zu hoch effizienter Absorption und Beseitigung von Zielkomponenten aus den Abgasen sowie zu einem Zerteilen und Dispergieren der Flüssigkeit 5 innerhalb kürzerer Zeit. Diese beiden Effekte sind mit niedrigeren Anlagekosten gekoppelt.
Die 7 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, bei der es sich um die dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt.
Gemäß dieser Figur werden die Abgase 1 aus dem Dampferzeuger oder einer anderen Verbrennungsvorrichtung in den Einlass 3 im unteren Teil des Absorptionsturms 2 geleitet. Die in den Turm geleiteten Abgase 1 werden mit der Absorptionsflüssigkeit 5 in Kontakt gebracht, die über Gruppen von Sprühdüsen 4A bis 4C im unteren Teil des Inneren des Turms zugeführt wird, und die Zielkomponenten der Gase 1 werden von den Gasen an die Absorptionsflüssigkeit 5 übertragen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Komponente, die eine Kombination mit der Absorptionsflüssigkeit 5 eingeht, Schwefeldioxid (SO₂), das in der Flüssigkeit 5 löslich ist, und so wird als Absorptionsflüssigkeit eine Aufschlämmung verwendet, die Kalk, ein Absorptionsmittel, enthält.
Der Rückgewinnungsbehälter 56 befindet sich am Boden des Absorptionsturms 2. In ihm sammelt sich die Kalkaufschlämmung oder andere Absorptionsflüssigkeit. Der Rückgewinnungsbehälter 56 ist über die Umwälzpumpe 21, einen Puffertank 22, die Sprühdüsenpumpe 23 sowie Ventile 43A bis 43C mit den Speiserohren 49 für die Gruppen von Sprühdüsen 4A bis 4C verbunden.
Die Gruppen von Sprühdüsen verfügen über nach oben zeigende Anordnungen 4A bis 4C. Wenn die Absorptionsflüssigkeit 5 aus den Sprühdüsen Anordnungen 4A bis 4C nach oben gesprüht wird, werden die durch den Einlass 3 eingeleiteten Abgase 1 von den Strahlen 5a der aus den Sprühdüsen 4A bis 4C ausgesprühten Absorptionsflüssigkeit 5 mitgenommen. Es kommt zu einem Flüssigkeit-Dampf-Kontakt, wenn die Gase dazu gezwungen werden, durch die Strahlen 5a der Absorptionsflüssigkeit 5 zu strömen.
Im oberen Teil des Absorptionsturms 2 ist nahe der Spitze der Strahlen ein Nebelentferner 6 vorhanden. Dieser Nebelentferner 6 entfernt die mit den Gasen 1 mitgenommene Absorptionsflüssigkeit 5 und gewinnt sie wieder. Nachdem die Zielkomponenten durch die Absorptionsflüssigkeit 5 im Turm 2 entfernt wurden und die mitgenommene Absorptionsflüssigkeit 5 durch den Nebelentferner 6 entfernt wurde, werden die gewaschenen Gase 7 schließlich durch die Auslassöffnung 8 in die Atmosphäre oder an eine erforderliche Behandlungsvorrichtung (nicht dargestellt) in einer späteren Stufe transportiert.
Eine Sammeleinheit 9 mit offener Oberseite ist am Innenumfang des Absorptionsturms 2 unter dem Nebelentferner platziert. Die durch den Nebelentferner 6 aufgefangene Absorptionsflüssigkeit 5 sammelt sich in der Sammeleinheit 9. Sie kann nach Bedarf nach dem Durchlaufen des Puffertanks 22 umgewälzt und wiederverwendet werden.
Da der von den nach oben zeigenden Sprühdüsenanordnungen 4A bis 4C versprühte Strahl von Absorptionsflüssigkeit 5 durch die Geschwindigkeit der Abgase 1 nach oben gedrückt wird, sollte eine Geschwindigkeit ausgewählt werden, die die Flüssigkeit bis über die Sammeleinheit 9 antreibt. Im Allgemeinen variiert die Last des Dampferzeugers oder einer anderen Abgasquelle. Wenn der Volumenfluss der Gase abnimmt, führt ein Abfall der Geschwindigkeit dazu, dass weniger Absorptionsflüssigkeit 5 mitgenommen wird, wie es bereits erörtert wurde.
Bei dieser Ausführungsform wird dies dadurch berücksichtigt, dass drei Sprühdüsenanordnungen, 4A bis 4C, an der linken, zentralen und rechten Seite der Zeichnung vorhanden sind. Die Ventile 43A bis 43C an den Rohren 49, die zu den Sprühdüsen 4A bis 4C führen, können unabhängig voneinander geöffnet oder geschlossen werden, damit jede der Sprühdüsenanordnungen Flüssigkeit 5 versprühen kann oder geschlossen werden kann. Obwohl es in der Zeichnung so erscheint, dass jede der Sprühdüsenanordnungen 4A bis 4C nur über eine einzelne Sprühdüse verfügt, enthält tatsächlich jede eine Anzahl von Sprühdüsen, die in einer Reihe miteinander verbunden sind, die in der Zeichnung nach hinten verläuft.
Zwischen der linken Sprühdüsenanordnung 4A und der zentralen Sprühdüsenanordnung 4B sowie zwischen der Anordnung 4B und der rechten Sprühdüseanordnung 4C befinden sich vertikale Platten 40A und 40B.
Die Oberränder der Platten 40A und 40B erstrecken sich über der Sammeleinheit 9 bis auf das Niveau, auf dem der Nebelentferner 6 montiert ist. Die Unterränder der zwei Platten befinden sich auf verschiedenen Höhen. Die Platte 40A hängt bis zum Niveau A im Rückgewinnungsbehälter 56 nach unten; die Platte 40B hängt nur bis zum Niveau B nach unten. Die Platten 40A und 40B bilden drei verschiedene Kanäle, durch die die Gase strömen können: 41A, 41B und 41C.
Bei dieser Ausführungsform bewirkt das Kontrollieren einer Pumpenansteuerung ein Ansteigen der Flüssigkeit 5 im Rückgewinnungsbehälter 56. Wenn das Niveau auf A ansteigt, taucht die Unterseite der Platte 40A in die Flüssigkeit 5 ein, und es wird der Einlass zum linken Gaskanal 41A verschlossen. Die über den Einlass 3 eingeleiteten Abgase 1 werden dazu gezwungen, nur durch den zentralen Kanal 41B und den rechten Kanal 41C zu strömen. Wenn das Ventil 43A zur linken Sprühdüsen Anordnung 4A verschlossen wird, beträgt das Volumen des Kanals, durch den das Gas strömt, nun verringert nur auf den zentralen und den rechten Kanal 41B und 41C, 2/3 seiner früheren Größe.
Im Ergebnis kann die Strömungsgeschwindigkeit selbst dann konstant gehalten werden, wenn das Strömungsvolumen um ein Drittel abnimmt. Die Flüssigkeit 5 wird immer noch mit der Strömung mitgenommen und die Höhe der aus den Sprühdüsenanordnungen 4B und 4C ausgesprühten Strahlen bleibt konstant. Der Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zwischen der Absorptionsflüssigkeit 5 und der Gasströmung 32 bleibt hoch.
Wenn das Niveau der Flüssigkeit auf B ansteigt, sind die Unterseiten der beiden Platten 40A und 40B in die Flüssigkeit 5 eingetaucht, und die Eingänge zum linken Gaskanal 41A und zum zentralen Kanal 41B sind verschlossen. Die über den Einlass 3 eingeleiteten Abgase 1 werden dazu gezwungen, nur durch den rechten Kanal 41C zu strömen. Wenn die Ventile 43A und 43B der linken und der zentralen Sprühdüsenanordnung 4A und 4B geschlossen werden, beträgt das Volumen des Kanals, durch den das Gas strömt, der nun nur aus 41C besteht, ein Drittel dessen, was es war. Im Ergebnis kann die Strömungsgeschwindigkeit konstant gehalten werden, obwohl das Strömungsvolumen um zwei Drittel verringert ist.
Dann kann bei dieser Ausführungsform, wenn das Volumen des in den Absorptionsturms 2 strömenden Gases abnimmt und die Strömungsgeschwindigkeit einen proportionalen Abfall erfährt, einer der Kanäle 41A bis 41C, die durch die Platten 40A und 40B gebildet werden, verschlossen werden. Auf diese Weise kann das Volumen des Kanals abhängig von einem verringerten Strömungsvolumen so gesteuert werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit trotz der Abnahme konstant bleibt.
Die 8 zeigt eine Modifizierung der Ausführungsform in der 7. Die unteren Ende der Platten 40A und 40B entsprechen vorgegebenen Kurven 45, die sie zu J-Formen biegen, die dem Einlass 3 zugewandt sind, durch den Rauch in den Absorptionsturm 2 geleitet wird.
Bei dieser Ausführungsform werden die Abgase 1, die in den Absorptionsturm 2 geleitet werden, wobei sie in einem Gefälle durch den Rauchgaseinlass 3 laufen, dazu gezwungen, entlang den J-förmigen Kurven 45 zu laufen, so dass sie zu einer rein vertikalen Strömung gleichgerichtet werden, die dieselbe Richtung wie der Sprühnebel von den Sprühdüsenanordnungen 4A bis 4C hat. So können die Platten 40A und 40B auch dazu dienen, die Strömung der Abgase gleichzurichten. Dies verbessert die Effektivität des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts.
Die 9 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Hier existieren zwei nach oben zeigende Sprühdüsenanordnungen, 4A und 4B, an der linken und der rechten Seite in der Zeichnung. Ventile 43A und 43B in den Rohren 49, die zu den Sprühdüsen 4A und 4B führen, können so geöffnet oder geschlossen werden, dass es möglich ist, das Versprühen von Flüssigkeit 5 durch jede der Anordnungen 4A und 4B unabhängig zu sperren.
Eine einzelne vertikale Platte 40A trennt die Sprühdüsenanordnungen 4A und 4B. Der Lagerungspunkt 48 der Platte 40A liegt unter derjenigen Höhe, auf der die Sprühdüsenanordnungen 4A und 4B montiert sind. Eine rotierende Platte 46, die sich zum Rauchgaseinlass 3 hin verdreht, ist so montiert, dass ihr Lagerungspunkt 48 in ihrem Zentrum liegt.
Bei dieser Ausführungsform werden, wenn die dem Rauchgaseinlass 3 zugewandte rotierende Platte 46 ausgehend von horizontaler Ausrichtung geringfügig nach unten verdreht wird und dort festgehalten wird, die Einlässe sowohl zum linken Gaskanal 41A als auch zum rechten Gaskanal 41B geöffnet, um den normalen Modus des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts zu ermöglichen.
Wenn die rotierende Platte 46 vom Rauchgaseinlass 3 zum Flüssigkeit-Rückgewinnungsbehälter 56 nach unten verdreht wird, bis sie vertikal hängt, wird ihr unteres Ende in die Absorptionsflüssigkeit 5 eingetaucht. Dies verschließt den Einlass zum linken Kanal 41A, so dass den durch den Einlass 3 eintretenden Abgasen keine andere Alternative verbleibt als durch den rechten Kanal 41B zu laufen. Unter diesen Umständen ist, wenn das Ventil 43A für die Sprühdüsenanordnung 4A auf der linken Seite verschlossen wird, das Volumen des Kanals, durch den das Gas strömt, auf die Hälfte verringert.
Die 10 entspricht einer anderen Modifizierung der Ausführungsform in der 7. Um nur diejenigen Gesichtspunkte zu erläutern, die von denen der Modifizierung in der 9 verschieden ist, ist die Platte 40A mit einer Schiebeplatte 47 versehen, die unter der Höhe, auf der die Sprühdüsenanordnungen 4A und 4B montiert sind, auf solche Weise installiert, dass sie sich frei nach oben und unten bewegen können. Wenn bei dieser Konfiguration die Platte 47 vom Rückgewinnungsbehälter 56 aus angehoben wird, werden die Einlässe sowohl des linken Gaskanals 41A als auch des rechten Gaskanals 41B geöffnet, um den normalen Modus des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts zu ermöglichen.
Wenn die Tafel 47 vertikal abgesenkt wird, wird ihr unteres Ende in die Absorptionsflüssigkeit 5 eingetaucht. Dies verschließt den Einlass zum linken Kanal 41A, mit dem Ergebnis, dass die durch den Einlass 3 eintretenden Abgase keine Alternative haben als durch den rechten Kanal 41B zu laufen.
Unter diesen Umständen ist, wenn das Ventil 43A für die Sprühdüsenanordnung 4A auf der linken Seite verschlossen wird, das Volumen des Kanals, durch den das Gas strömt, auf die Hälfte verringert.
Es wäre auch möglich, die Platte 40A so aufzubauen, dass sie sich horizontal in der Richtung orthogonal zur Strömung der Abgase bewegen könnte.
Die 11 entspricht einer anderen Modifizierung der beweglichen Platte 40A. Die Platte 40A bewegt sich von der linken Wand des Absorptionsturms 2 zur Mitte desselben direkt zur Strömung der Abgase hin. Wenn sie sich zur Mitte des Turms bewegt, platziert sich diese Platte 40A selbst zwischen der linken Sprühdüsenanordnung 4A und der rechten Anordnung 4B, um eine vertikale Unterteilung zu bilden.
Das untere Ende der Platte 40A taucht in die im Rückgewinnungsbehälter 56 angesammelte Absorptionsflüssigkeit 5 ein.
Im Ergebnis ist nur der Einlass zum Kanal 41B auf der rechten Seite der Platte 40A offen. Der rechte Kanal 41B wird enger, wenn sich die Platte 40A von der linken Wand des Absorptionsturms 2 zur Mitte des Turms bewegt, wodurch die Querschnitt des Kanals verringert wird, durch den Abgase 1 geleitet werden.
Bei dieser Ausführungsform kann die Platte 40A zur Mitte des Turms verstellt werden, wenn das Strömungsvolumen der Abgase abnimmt. Auf diese Weise kann das Volumen der Kanäle 41A und 41B leicht verringert werden.
Bei der Erfindung können dann, wenn eine Lastschwankung im Dampferzeuger oder einer anderen Verbrennungsvorrichtung dafür sorgt, dass die Gasströmung im Absorptionsturm abnimmt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der den Pfad passierenden Gase proportional abnimmt, die Abmessungen des zunächst von den Gasen durchquerten Kanals so eingestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Die Höhe des Sprühnebels ausgehend von den Sprühdüsen kann konstant gehalten werden, was zu einem stabilen Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zwischen der Absorptionsflüssigkeit und der Gasströmung führt und es ermöglicht, die Absorptionsflüssigkeit oben im Turm kontinuierlich rückzugewinnen.
Diese Ausführungsform spart auch Aufwand hinsichtlich eines zwecklosen Antreibens der Dampferzeugerpumpe ein, und sie verhindert, dass die Flüssigkeit unnötig rückgewonnen wird.
Durch Verschließen eines der durch die Platten gebildeten Gaskanäle oder durch Verringern des Querschnitts des von den Gasen durchquerten Kanals kann das Volumen des Kanals abhängig von einem Abfall des Strömungsvolumens so eingestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Gase konstant bleibt.
Ferner kann durch Einstellen des Niveaus der Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter oder durch selektives Absenken der Platte, bis ihr unteres Ende eingetaucht ist, leicht ein oder mehrere Kanäle geöffnet oder geschlossen werden.
Mit dieser Ausführungsform kann auf einfache Weise das Volumen von in die Kanäle strömendem Gas oder das Öffnen und Schließen der Einlässe zu den Kanälen dadurch kontrolliert werden, dass der Winkel verändert wird, unter dem der Boden der Platte herunterhängt.
Bei der Vorrichtung in der 8 fungiert die Platte auch dahingehend, die Strömung der Abgase gleichzurichten, was zu einem effektiveren Flüssigkeit-Dampf-Kontakt führt.
Bei den in den 9 bis 11 dargestellten Vorrichtungen wird die Platte abhängig von einer Änderung des Strömungsvolumens der Abgase verstellt. Dies erlaubt es, die Querschnittsfläche des Gaskanals frei einzustellen.
Die 12 ist eine grobe Skizze einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die die vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Es wird von einer Erörterung von Gesichtspunkten dieser Vorrichtung abgesehen, die mit solchen der bereits erläuterten Vorrichtungen überlappen.
Wie es aus der 12 erkennbar ist, befinden sich unter dem Rückgewinnungsbehälter 56, der der Tank am Boden des Absorptionsturms 2 ist, eine Ablasswanne 60 und eine Ablasswannenpumpe 60a, die beide bereits zu Wartungszwecken vorhanden sind.
Im Rohr 68, das vom Rückgewinnungsbehälter 56 zur Ablasswanne 60 verläuft, befindet sich ein elektromagnetisches Ventil 67. Die Strömungsgeschwindigkeit (im Turm) der am Sensor 65 im Rauchgaseinlass 3 vorbeiströmenden Abgase wird durch die Steuerungsschaltung 66 erfasst. Wenn der Absorptionsturm 2 hoch- oder heruntergefahren wird, wird das elektromagnetische Ventil 67 geöffnet, bis die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase 1 die Lastgeschwin digkeit erreicht. Dies erzeugt einen karussellmäßigen Umwälzpfad aus dem Rückgewinnungsbehälter 56, der Ablasswanne 60, der Ablassenwannenpumpe 60a und dem Drucktank 11.
Der Raum über der im Drucktank 11, der außerhalb des Absorptionsturms 2 installiert ist, gelagerten Flüssigkeit, kann nach Wunsch unter Druck gesetzt werden. Der Druck wird durch die Steuerungsschaltung 69 unter Verwendung eines Kompressors 17a und eines Druckreglers 16 kontrolliert.
Mittels des Drucksensors 62 erfasst die Steuerungsschaltung 69 den Druck am Einlass des Zuführrohrs 14. Mittels des Druckreglers 16 kontrolliert sie die Druckausbildung im Raum 11a über der Flüssigkeit im Tank 11, um den Druck der an die Sprühdüsen 4 gelieferten Flüssigkeit nahezu konstant zu halten.
Wenn die Flüssigkeit im Tank 11 ansteigt oder abfällt, wird der im Raum 11a über der Flüssigkeit ausgeübte Druck durch den Druckregler 16 abhängig von Änderungen der Schwerkraft der Flüssigkeit 5 kontrolliert. Auf diese Weise kann die Zufuhr von Flüssigkeit 5 unabhängig von der Höhe der Flüssigkeit im Tank 11 konstant gehalten werden.
Der Auslass des Rohrs 61, das die durch den Nebelentferner 6 oben im Turm 2 abgetrennte Absorptionsflüssigkeit 5 umwälzt, liegt unter der Oberfläche der Flüssigkeit im Drucktank 11. Dies führt zu einem Umwälzsystem (das nachfolgend als Primär-Umwälzsystem bezeichnet wird), das aus dem Drucktank 11; dem Zuführrohr 14; den Sprühdüsen 4; dem Mitreißprozess, durch den Abgase 1 in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht werden und ihre Zielkomponenten absorbiert werden; die Abtrennung der Flüssigkeit durch den Nebelentferner 6; das Umwälzrohr 61; und zurück zum Drucktank 11 besteht.
Wenn bei dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit der Abgase der Lastgeschwindigkeit entspricht, die 8 m/s beträgt, wird die Absorptionsflüssigkeit 5 durch das Primär-Umwälzsystem umgewälzt, so dass die aus den Sprühdüsen 4 ausgesprühten Strahlen 5a der Flüssigkeit 5 durch die Abgase 1 zum Nebelentferner 6 transportiert werden.
Das heißt, dass die Geschwindigkeit der Strahlen 5a der Flüssigkeit 5, die durch das Zuführrohr 14 läuft und aus den Sprühdüsen 4 ausgesprüht wird, so kontrolliert wird, dass sie nahezu konstant ist. Dies wird durch den Druckregler 16 bewerkstelligt, der den Tank 11 dadurch unter Druck setzt, dass er die Druckausbildung im Raum 11a über der Flüssigkeit im Tank kontrolliert. Es wird dafür gesorgt, dass die Strahlen zur Oberseite des Absorptionsturms 2 hochsteigen und mit den hochsteigenden Abgasen mitgenommen werden, um für Flüssigkeit-Dampf-Kontakt zu sorgen. Durch den Kontaktprozess werden die Zielkomponenten der Abgase 1 absorbiert bevor die Flüssigkeit den Nebelentferner 6 erreicht. Die mitgenommene Flüssigkeit wird durch den Nebelentferner 6 abgetrennt und über das Rohr 61 zum Drucktank 11 zurück umgewälzt.
In der 13 repräsentiert die vertikale Achse die Abgasgeschwindigkeit, die horizontale Achse repräsentiert die Betriebszeit und die horizontale gestrichelte Linie repräsentiert die minimale Lastgeschwindigkeit. Wie es aus der 13 erkennbar ist, liegt, wenn der Absorptionsturm 2 hoch- oder heruntergefahren wird, die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase unter der Lastgeschwindigkeit. Wenn dies auftritt, werden die aus den Sprühdüsen 4 ausgesprühten Strahlen 5a der Flüssigkeit 5 nicht durch die Abgase 1 bis zur Oberseite des Turms mitgenommen. Statt dessen fällt praktisch die gesamte Flüssigkeit 5, die abgesprüht wird, in den Rückgewinnungsbehälter 56. (Die herunterfallende Flüssigkeit ist in der Zeichnung mit 5b gekennzeichnet.)
Gleichzeitig wird die vom Sensor 65 am Einlass 3 aufgenommene Geschwindigkeit der Abgase (die Turmgeschwindigkeit) durch die Steuerungsschaltung 66 erfasst, und das elektromagnetische Ventil 67 wird geöffnet, bis diese Geschwindigkeit mit der Lastgeschwindigkeit übereinstimmt. Dann zirkuliert die Flüssigkeit im Rückgewinnungsbehälter 56 durch den Pfad aus dem Rückgewinnungsbehälter 56; der Ablasswanne 60; der Ablasswannenpumpe 60a und dem Drucktank 11 zu diesem.
Das heißt, dass die in den Rückgewinnungsbehälter 56 fallende Flüssigkeit 5b in die vorhandene Ablasswanne 60 unter dem Rückgewinnungsbehälter 56 geleitet wird. Dies beseitigt das Erfordernis eines viel größeren Rückgewinnungsbehälters 56. Die in die Ablasswanne 60 geleitete Flüssigkeit kann dann über die Ablassenwannenpumpe 60a zum Drucktank 11 zurück umgewälzt werden.
Wenn beim oben beschriebenen Umwälzpfad die Flüssigkeit im Tank 11 ansteigt oder abfällt, erfasst die Steuerungsschaltung 69, über den Sensor 62, den Druck am Einlass des Zuführrohrs 14, und sie kontrolliert, über den Druckregler 16, den Druck der an die Sprühdüsen 4 gelieferten Flüssigkeit in solcher Weise, dass er nahezu konstant bleibt. Dies ermöglicht es, dass die Zufuhr an Absorptionsflüssigkeit 5 unabhängig von der Höhe der Flüssigkeit im Tank 11 nahezu konstant bleibt.
Bei dieser Ausführungsform kann der Raum 11a über der Flüssigkeit im Drucktank 11 durch den Kompressor 17a auf einen vorgegebenen Druck gebracht werden. So ist keine Umwälzpumpe erforderlich, um Flüssigkeit 5 aus den Sprühdüsen 4 auszusprühen. Jedoch muss das Ende des Rohrs 61 unter der Oberfläche der Flüssigkeit im Drucktank 11 liegen, um Luftlecks zu vermeiden.
Wenn bei dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit der Abgase auf Grund einer Lastschwankung in der Verbrennungsvorrichtung auffällt, kann ein Umwälzpfad verwendet werden, durch den die Absorptionsflüssigkeit im Sammeltank am Boden des Turms auf ihrem Weg zum Drucktank durch einen zweiten Flüssigkeitsspeichertank läuft. Vorzugsweise kann das Wartungs-Umwälzsystem effektiv dazu genutzt werden, die Flüssigkeit kontinuierlich umzuwälzen. Da das Wartungs-Umwälzsystem die Ablasswanne und die Ablasswannenpumpe, die bereits vorhanden sind, verwendet, ist es nicht erforderlich, die Größe der relevanten Aufbewahrungstanks zu erhöhen oder mehr Antriebsleistung zu verwenden. Dies hält die Betriebs-und Anlagenkosten niedrig.
Bei dieser Ausführungsform wird der Druck, mit dem die Flüssigkeit versprüht wird, durch Einstellen des ausgeübten Drucks kontrolliert, wie er durch Druckausübung im Tank erzielt wird. Es ist keine Sprühpumpe erforderlich, und Flüssigkeit kann auf stabile Weise unabhängig von der Höhe der Flüssigkeit im Tank geliefert werden.
Wie es aus der 13 erkennbar ist, befindet sich, wenn der Absorptionsturm 2 hoch- oder heruntergefahren wird, die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase unter der Lastgeschwindigkeit. Wenn dies auftritt, werden die aus den Sprühdüsen 4 ausgesprühten Strahlen 5a der Flüssigkeit 5 nicht durch die Abgase 1 zur Oberseite des Turms mitgenommen. Statt dessen fällt praktisch die gesamte Flüssigkeit 5, die ausgesprüht wird, in den Rückgewinnungsbehälter 56. (Die herunterfallende Flüssigkeit ist in der Zeichnung mit 5b gekennzeichnet.) Um diesen Mangel zu berücksichtigen, wurden bei bekannten Behandlungsvorrichtungen die Abgase vom Brenner oder Dampferzeuger nicht über den Absorptionsturm zugeführt, während dieser hoch- oder heruntergefahren wurde. Zu diesen Zeiten wurde das Abgas am Turm vorbeigeleitet und in den Schornstein ausgelassen. Wenn die Geschwindigkeit der Abgase die Lastgeschwindigkeit erreicht hatte, wurde damit begonnen, sie durch den Turm zu leiten.
Dieses Umleitsystem ist in der 17 veranschaulicht. Im Hauptpfad 74, der den Dampferzeuger, Brenner oder eine andere Quelle von Abgasen mit dem Schornstein oder einer anderen Vorrichtung zum Auslassen der Gase in die Atmosphäre verbindet, wird der Druck der Abgase 1 angehoben. In diesem Pfad durchlaufen die Gase ein Druckerhöhungsgebläse 71, das sie beschleunigt, und den Nassgas-Absorptionsturm 2. Eine Umgehungsleitung 72 verbindet die Einlassseite des Druckerhöhungsgebläses 71 und die Auslassseite des Absorptionsturms 2. In der Umgehungsleitung befindet sich ein zum Schornstein führender Schieber 73. Wenn der Turm 2 hoch- oder heruntergefahren wird, wird das Druckerhöhungsgebläse 71 abgeschaltet, der Schieber 73 wird geöffnet, und Schieber 77 und 78 werden geschlossen. Dann strömen die vom Brenner oder Dampferzeuger ausgestoßenen Abgase 1, anstatt dass sie durch den Absorptionsturm 2 laufen, in die Umgehungsleitung 72, wobei sie den Turm 2 umgehen, und sie werden durch den Schornstein ausgestoßen. Wenn die Geschwindigkeit der Gase die Lastgeschwindigkeit erreicht, die erforderlich ist, um die Flüssigkeit 5 bis auf ein Standardniveau anzuheben, wird das Druckerhöhungsgebläse 71 angetrieben, der Schieber 73 wird geschlossen und die Schieber 77 und 78 werden geöffnet. Die Umgehungsleitung 72 wird geschlossen, und Abgase 1 strömen vom Dampferzeuger den Hauptpfad 74 entlang, wie es durch die Pfeile dargestellt ist. Sie laufen durch das Druckerhöhungsgebläse 71, erfahren den angegebenen Entschwefelungsprozess im Absorptionsturm 2, und sie werden durch den Schornstein ausgeblasen.
Demgemäß laufen bei dieser bekannten Technologie die Abgase während des Hoch- und Herunterfahrens des Turms nicht durch diesen. Da die Gase dabei nicht behandelt wurden, konnten das Schwefeldioxidgas und teilchenförmige Stoffe in ihnen nicht entfernt werden. Wenn dies dadurch berücksichtigt wurde, dass Leichtöl verbrannt wurde, das Abgas mit weniger Sog und weniger teilchenförmigen Stoffen erzeugt, wurden die Brennstoffkosten deutlich höher.
Die 14 betrifft die fünfte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die erfolgreich eine bekannte Umgehungsleitung 72 zum Verbessern des durch die vierte Ausführungsform erzielten Effekts nutzt. Im Hauptpfad 74, der den Dampferzeuger, Brenner oder eine andere Abgasquelle mit dem Schornstein oder einer anderen Einrichtung verbindet, durch die die Gase in die Atmosphäre ausgestoßen werden, existiert ein Behandlungssystem, in dem dafür gesorgt wird, dass die Gase durch den Absorptionsturm 2 strömen, wo ihre Geschwindigkeit dazu verwendet wird, die Absorptionsflüssigkeit 5 mitzureißen. Der sich ergebende Flüssigkeit-Dampf-Kontakt sorgt dafür, dass die Zielkomponenten der Gase durch die Flüssigkeit 5 absorbiert werden (A). Zeigt, welche Schieber offen und welche geschlossen sind und auf welchem Weg die Gase strömen, wenn der Turm hochgefahren wird. (B) Zeigt die Schieber und die Gasströmung dann, wenn die in den Turm geleiteten Abgase vom Dampferzeuger die Lastgeschwindigkeit erreicht haben.
Wie es aus der 14 erkennbar ist, durchlaufen, im Hauptpfad 14, der den Dampferzeuger, Brenner oder eine andere Abgasquelle mit dem Schornstein oder einer anderen Vorrichtung zum Auslassen der Gase an die Atmosphäre verbindet, die Abgase 1 vom Dampferzeuger das Druckerhöhungsgebläse 71, das ihren Druck erhöht und sie beschleunigt, und den Nassgas-Absorptionsturm 2. Die Umgehungsleitung 72 verbindet die Einlassseite des Druckerhöhungsgebläses 71 und die Auslassseite des Absorptionsturms 2. Darin befindet sich ein Schieber 73 auf dem Weg zum Schornstein.
Bei dieser Ausführungsform wird, beim Hochfahren, bevor die Abgase zum Absorptionsturm 2 geleitet werden, der Schieber 73 geöffnet, wie es in der 14(A) dargestellt ist, um einen Umwälzpfad zum Anheben des Drucks der Gase zu bilden, der sowohl die Umgehungsleitung 72 als auch den Hauptpfad 74 beinhaltet. Anstatt dass die Gase 1 dem Auslasspfad 76 folgen, werden sie durch das Gebläse 71 im Umwälzpfad beschleunigt. Dies dauert an, bis die Gase im Turm 2 die Lastgeschwindigkeit erreichen.
Wenn die Gase im Turm die Lastgeschwindigkeit beibehalten können, wird der Schieber 73 in der Umgehungleitung 72 geschlossen, wie es aus der 14(B) erkennbar ist, und die Abgase 1 werden ohne Umwälzung behandelt.
Die Verwendung der Umgehungsleitung zum Erhöhen des Drucks der Gase wird unter Bezugnahme auf das Kurvenbild der 13 kurz erläutert, das das Abgasvolumen über der Dampferzeuger-Betriebszeit zeigt.
Wie es aus dem Kurvenbild der 13 erkennbar ist, ist, während der Hochfahrperiode T₁, unmittelbar nach der Betriebsaufnahme des Turms, und während der Herunterfahrperiode T₂, unmittelbar vor dem Beenden des Betriebs des Turms, das Volumen der Abgase so niedrig, dass ihre Geschwindigkeit im Absorptionsturm 2, wo sie behandelt werden, unter der Geschwindigkeit V₁ liegt, bei der die Flüssigkeit nicht mehr in den Sammeltank fällt (d.h. die Lastgeschwindigkeit). Der Schieber 73 wird geöffnet, wie es in der 14(A) dargestellt ist, bis die Gase im Turm ihre Lastgeschwindigkeit erreichen. Wenn sie einmal diese Geschwindigkeit erreicht haben, wird der Schieber 73 geschlossen, wie es in der 14(B) dargestellt ist, und der Turm 2 ist völlig betriebsfähig.
Die 15 zeigt eine andere Modifizierung der fünften Ausführungsform, bei der Platten vorhanden sind, um die Weite des Kanals im Absorptionsturm 2 zu kontrollieren, durch den die Abgase strömen. In der Flüssigkeit-Dampf-Kontaktzone 41 ist eine vertikale Platte 40 vorhanden. Die Platte 40 kann horizontal verstellt werden, um die Querschnittsfläche des von den Abgasen in der Kontaktzone 41 durchsetzten Kanals zu ändern.
Die 16 entspricht noch eine anderen Modifizierung der fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Sie entspricht der 7, bei der eine Anzahl von Platten die Weite des Gaskanals im Absorptionsturm 2 kontrollieren. Es sind mehrere Platten vertikal in der Flüssigkeit-Dampf-Kontaktzone 41 so ausgerichtet, dass ihre unteren Enden stufenförmig auf verschiedenen Höhen liegen. Durch Kontrollieren der Höhe der Flüssigkeit am Boden des Turms kann die Querschnittsfläche des Kanals für die Abgase verändert werden.
Wenn die in den Absorptionsturm 2 geleiteten Abgase 1 mit einer Geschwindigkeit unter der Lastgeschwindigkeit des Turms strömen, können die Platten 40 dazu verwendet werden, den Kanal für die Gase im Turm 2 einzuengen. Wenn der Schieber 73 offen ist, um die behandelten Gase in die Umgehungsleitung 72 zu leiten, werden sie über das Druckerhöhungsgebläse 71 zum Einlass des Turms 2 zurückgeführt. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der in den Absorptionsturm 2 geleiteten Abgase 1 innerhalb desselben noch mehr angehoben werden.
Bei dieser Ausführungsform kann demgemäß die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Turm konstant über der Lastgeschwindigkeit gehalten werden. Dies bedeutet, dass der Absorptionsturm selbst dann mit voller Kapazität betrieben werden kann, während die Anlage hoch- oder heruntergefahren wird, und dass kein Flüssigkeitsspeichertank größeren Fassungsvermögens am Boden des Turms oder eine Umwälzpumpe erforderlich ist.
Die 18 und 19 sind eine Vorder- und eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, die die sechste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet. Es wird von einer Erörterung derjenigen Gesichtspunkte der Zeichnungen abgesehen, die mit Merkmalen der bereits behandelten Ausführungsformen identisch ist. Auf mittlerem Niveau in Bezug auf die Höhe des Turms 2 existiert eine vorgegebene Anzahl von Kopfrohren 190 mit einer Anzahl von nach oben zeigenden Sprühdüsen 4. Zwischen diesen Kopfrohren 190 und dem Rückgewinnungsbehälter 56 verläuft ein Zuführrohr 14 mit einer Umwälzpumpe 21 in ihm. Durch diese Komponenten wird die Absorptionsflüssigkeit 5 im Absorptionsturm 2 verteilt. Die Zielkomponenten der Abgase, Schwefeldioxid und teilchenförmige Stoffe, werden auf die oben beschriebene Weise absorbiert und entfernt. Der Nebelentferner 6 befindet sich an der Oberseite des Absorptionsturms 2 unter dem Rauchgasauslass 8.
In der 20 ist ein bevorzugtes Beispiel eines Nebelentferners 6 dargestellt, wie er hier installiert werden kann. Dieser Nebelentferner verfügt über eine Anzahl von Platten 6a mit einem lateralen Querschnitt, der einer Bergspitze (oder dem abgeflachten Buchstaben V) ähnelt. Diese Platten sind mit gegenseitigen Abständen aufeinandergelegt, und sie werden durch Stäbe 92 zusammengehalten. Die Reihe der Platten 6a ist an ihrer Unterseite mit einer zweiten Reihe von Platten 6b verbunden, wobei die eine Reihe nach links geneigt ist und die andere nach rechts. Mit dieser Konfiguration werden die Platten am Absorptionsturm 2 montiert. Jedoch besteht für die Form und die Anordnung des Nebelentferners 6 keine Einschränkung auf das in der 20 dargestellte Beispiel. Wie es in Kurzem erörtert wird, könnten die zwei Gruppen von Platten 6a und 6b so zueinander verkantet sein, dass sie am Boden aneinander befestigt sein könnten, und ein Sammelgefäß 80a könnte quer zu den Achsen der Platten 6a und 6b ausgerichtet sein, um die Anzahl der Sammelgefäße 80a zu minimieren, die dazu erforderlich sind, die Flüssigkeit 5 zu sammeln, die vom Nebelentferner 6 herunterfällt. In jedem Fall muss ausreichend Raum dafür vorhanden sein, dass die Mitreißströmung hindurchströmen kann, damit der Nebel der in den Abgasen 1 mitgerissenen Absorptionsflüssigkeit 5 durch den Nebelentferner 6 effektiv aufgefangen wird.
Als Nächstes wird die Grundkonfiguration der Erfindung erörtert. Unter dem Nebelentferner 6 befindet sich die gewünschte Anzahl von Sammelgefäßen 80a, bei denen es sich um Sammeltanks (siehe die 20) zum Aufnehmen der Absorptionsflüssigkeit 5 handelt, die vom Nebelentferner 6 herunterfällt. Bei dieser Ausführungsform existieren drei Sammelgefäße 80a; jedoch können so viele vorhanden sein, wie es für die Anordnung und Anzahl der Nebelentferner 6 zweckdienlich ist.
Diese Sammelgefäße 80a sind mit dem oberen Ende des Rohrs 81a verbunden. Das Rohr 81a verfügt über ein vertikales Segment 90, das sich über eine spezifizierte Länge nach unten erstreckt. Das vertikale Segment 90 versorgt die transportierte Absorptionsflüssigkeit 5c mit potenzieller Energie (d.h. Schwerkraftenergie). Das Segment erstreckt sich unmittelbar unter der Sammelzone für die dispergierte Absorptionsflüssigkeit. An diesem unteren Ende befindet sich eine düsenförmige Öffnung 82a.
Die Länge des vertikalen Segments 90 des Rohrs 81a differiert abhängig von der Höhe der Säulen der durch die Sprühdüsen 4 nach oben gesprühten Flüssigkeit, jedoch sollte sie mindestens dieselbe Länge wie die Höhe des Nebelentferners 6, oder mehr, haben.
Nun wird die tatsächliche Konfiguration der Sammelgefäße 80a und des Rohrs 81a unter Bezugnahme auf die 19 detailliert erläutert. Jedes Sammelgefäß 80a, das dort platziert ist, wo die Böden der zwei Gruppen von Platten 6a und 6b aneinander befestigt sind, ist orthogonal zur Linie ausgerichtet, entlang der die Böden der Nebelentferner aneinander befestigt sind sowie horizontal in Bezug auf den Turm. Der Boden jedes Sammelgefäßes 80a ist geringfügig geneigt, damit die Absorptionsflüssigkeit 5c in einer einzelnen Richtung fließt.
Das obere Ende des Rohrs 81a ist am unteren Ende des schrägen Bodens des Sammelgefäßes 80a mit der Seitenwand des Absorptionsturms 2 verbunden, damit die Flüssigkeit im Sammelgefäß 80a in ihn fließt.
Das Rohr 81a hat die Form eines zugespitzten Buchstabens "C". Sein vertikales Segment 90 erstreckt sich entlang der Außenwand des Turms über einen Weg, der der Höhe des Nebelentferners 6 entspricht, nach unten. Am Ende des Segments 90 ist das Rohr umgebogen, und es tritt horizontal wieder in den Turm ein. An der Unterseite des horizontalen Segments 91, das wiederum innerhalb des Turms liegt, ist eine Anzahl düsenförmigen Öffnungen 82a mit spezifizierten Intervallen vorhanden. Genauer gesagt, befinden sich düsenartige Öffnungen 82a über den nach oben zeigenden Sprühdüsen 4, praktisch an den Spitzen der Sprühnebelsäulen, und unter der Sammelzone, die direkt unter dem Nebelentferner 6 liegt. Unter Verwendung der potenziellen Energie, die die Flüssigkeit 5c beim Herunterfließen durch das Rohrsegment 90 gewinnt (d.h. unter Ausnutzung der Schwerkraft), wird sie, wenn sie durch die Öffnungen 82a tritt, zerstäubt, wenn sie mit den Sprühnebelsäulen zusammenstößt, und sie bildet winzige Tröpfchen. Dies sorgt für einen effek tiveren Flüssigkeit-Dampf-Kontakt.
Bei dieser Ausführungsform ist die vertikale Länge des Rohrs 81a so gewählt, dass das horizontale Rohrsegment über den Oberseiten der Sprühnebelsäulen liegen kann, wie sie aus den Sprühdüsen 4 austreten und entfernt vom Gebiet, und unter diesem, das direkt unter dem Nebelentferner 6 liegt, wo es wahrscheinlich ist, dass die Sammelzone für die dispergierte Flüssigkeit gebildet wird.
Wie es aus der 19 erkennbar ist, kann ein Segment des Rohrs 81A außerhalb des Absorptionsturms 2 liegen; oder es kann das gesamte Rohr, einschließlich des Segments 90, innerhalb des Turms verbleiben.
Nun wird eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erörtert, die in der 21 dargestellt ist.
Es werden nur Gesichtspunkte der Konfiguration beschrieben, die sich von denen der Ausführungsform in der 19, die oben erörtert wurde, unterscheiden. Alle Komponenten oder Stellen in der 21, die mit Zahlen gekennzeichnet sind, die in den 18 bis 20 erscheinen, haben dieselbe Funktion wie in diesen Zeichnungen. Im Interesse des Vermeidens einer doppelten Erläuterung werden sie hier nicht weiter erörtert.
Bei der zweiten Ausführungsform ist, genau wie in der 18, ein Sammelgefäß 80B am Boden jedes Paars von Nebelentfernern 6, wo sie zusammen kommen, vorhanden. Alle Sammelgefäße 80B sind durch ein einzelnes Rohr 80 verbunden, in das die gesamte Flüssigkeit fließt. Das Rohr 80 ist mit dem oberen Ende des Rohrs 81b verbunden, das vom Rohr 80 aus nach unten läuft. Das Rohr 81b läuft durch den Turm 2 nach unten. Sein unteres Ende, 82B, entleert in den Flüssigkeits-Rückgewinnungsbehälter 56. Anstatt dass es sich um eine Sprühdüse handelt, wie bei den vorigen Ausführungsformen, ist die Öffnung 82b eine einfache Öffnung.
Bei dieser Ausführungform wird demgemäß, abweichend von den Vorrichtungen in den 18 und 19, die in den Sammelgefäßen 80B gesammelte Flüssigkeit nicht unmittelbar über den Sprühnebelsäulen zerstäubt, sondern statt dessen wird sie zum Rückgewinnungsbehälter 56 transportiert.
Als Nächstes wird gemeinsam der Betrieb der Ausführungsformen in den 18 bis 21 erörtert.
Wenn die durch den Absorptionsturm 2 bei den Vorrichtungen dieser Ausführungsformen nach oben laufenden Abgase 1 eine Geschwindigkeit von 5,5 m/s erreichen, beginnen die mit den Gasen 1 mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen am Nebelentferner 6 anzuhaften, und es beginnt eine große Menge an Absorptionsflüssigkeit 5 an den Platten herunter zum Boden des Nebelentferners zu laufen. Anstatt dass diese Absorptionsflüssigkeit 5 direkt vom Nebelentferner 6 in den Turm fallen könnte, wird sie in den Sammelgefäßen 80A und 80B gesammelt. Die Schwerkraft sorgt dafür, dass die Flüssigkeit 5c aus den Sammelgefäßen 80A und 80B in die Rohre 81A und 81B fließt. Bei den in den 18 und 19 dargestellten Ausführungsformen wird potenzielle Energie dazu verwendet, diese Flüssigkeit aus düsenartigen Öffnungen 82A an den Oberseiten der Strahlen (der Absorptionsflüssigkeit) aus den Sprühdüsen 4 auszusprühen. Diese Öffnungen 82A befinden sich nicht unmittelbar unter dem Nebelentferner 6, sondern unter einem Abstand gegenüber diesem, der durch die Länge der Rohre 81A definiert ist. Die aus den Öffnungen 82A ausgesprühte Flüssigkeit 5c stößt mit den Strahlen zusammen und bildet sich selbst zu winzigen Tröpfchen aus. Dies verbessert die Effektivität des Flüssigkeit-Dampf-Kontakts.
In der 21 wird die in den Sammelgefäßen 80B gesammelte Flüssigkeit zum Rückgewinnungsbehälter 56 transportiert und über die Kopfrohre 190 und die Sprühdüsen 4 erneut nach oben gesprüht.
Alle Ausführungsformen vermeiden demgemäß das Problem der Ausbildung einer großen Menge an Tropfen im Bereich unmittelbar unter dem Nebelentferner 6, wo es wahrscheinlich ist, dass eine Zusammenstoßzone entsteht. Statt dessen wird die Absorptionsflüssigkeit 5 in diesem Bereich durch die Abgase 1 mitgerissen, so dass sie nicht neu dispergiert werden kann.
Die 22 zeigt ein experimentell verifiziertes logarithmisches Kurvenbild der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Gase im Turm (durch die horizontale Achse (m/s) repräsentiert) und der Konzentration des Nebels am Auslass des Nebelentferners (durch die vertikale Achse (mg/m³N) repräsentiert). Im Kurvenbild ist eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Entfernen der Absorptionsflüssigkeit (Vorrichtung gemäß der Erfindung), wie durch massiv schwarzen Markierungen gekennzeichnet, mit einer Vorrichtung ohne eine derartige Einrichtung (bekannte Vorrichtung) mit weißen, leeren Markierungen, verglichen.
Die durch einen leeren, weißen Kreis gekennzeichnete bekannte Vorrichtung erzeugte Strahlen, die 1,7 m hoch waren. Wenn die Gase im Turm eine Geschwindigkeit von 5,5 m/s erreichten, nahm die Konzentration am Nebelauslass stark zu. Jedoch nahm bei der durch massiv schwarze Kreise gekennzeichneten Vorrichtung, die Strahlen mit einer Höhe von 1,8 m erzeugte, die Konzentration am Nebelauslass selbst dann nicht zu, wenn die Geschwindigkeit 5,8 m/s überschritt.
Wenn die durch die leeren weißen Dreiecke gekennzeichnete bekannte Vorrichtung, die einen Strahl von 3,5 m Höhe erzeugte, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die durch massiv schwarze Dreiecke gekennzeichnet ist und einen Strahl von 3,3 m Höhe erzeugte, verglichen wird, ergibt es sich, dass zum Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit 5,8 m/s erreicht, die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Nebelkonzentration am Auslass erzeugt, die weniger als 1/50 derjenigen bei der bekannten Vorrichtung beträgt. Dies ist eine deutliche Abnahme.
Aus diesem Kurvenbild ist es deutlich, dass dann, wenn die Geschwindigkeit der Gase über 5,5 m/s liegt, die erfindungsgemäße Vorrichtung viel effektiver als die bekannte Vorrichtung dahingehend ist, zu verhindern, dass Nebel in den Turm freigesetzt wird.
Die Vorrichtung, die bei diesem Versuch dazu ausgewählt wurde, die Erfindung zu repräsentieren, war die in der 21 Dargestellte. Die anderen Bedingungen waren die Folgenden. (Für die Höhe der Strahlen in der Zeichnung ist die Höhe des Sprühnebelstrahls, der säulenförmig verblieb, verwendet.)
Nebelentferner: Typ mit gebogener Platte, mit um 45° verkanteten Platten
Abstand vom Nebelentferner zu den Sprühdüsen: 8 m
Die 23 ist ein Kurvenbild der experimentell verifizierten Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Gase (durch die horizontale Achse repräsentiert) im Turm und der Rate, mit der der Nebel am Einlass des Nebelentferners dispergiert wird (durch die vertikale Achse repräsentiert). Die Dispersionsrate am Einlass des Nebelentferners bei der Erfindung (Gewicht des Nebels/Gesamtgewicht der versprühten Flüssigkeit × 100) unterscheidet sich nicht stark von der bei der bekannten Vorrichtung, die durch leere Kreise gekennzeichnet ist, die einen Strahl von 2,4 Metern Höhe erzeugt oder der durch massiv schwarze Kreise gekennzeichneten Vorrichtung, die einen Strahl von 1,9 Metern Höhe erzeugt. Alle drei zeigen eine geringe Dispersionsrate. Jedoch zeigen die mit leeren Dreiecken gekennzeichnete bekannte Vorrichtung, die einen Strahl von 2,8 Metern Höhe erzeugt, und die durch massiv schwarze Dreiecke gekennzeichnete Vorrichtung, die einen Strahl von 3,3 Metern Höhe erzeugt, viel höhere Dispersionsraten als die Erfindung. Das Kurvenbild zeigt deutlich, dass die Erfindung selbst dann eine akzeptierbar geringe Nebeldispersionsrate zeigt, wenn die HÖhe der Strahlen 3,3 Meter ist und die Gase mit einer Geschwindigkeit von 5,5 Metern pro Sekunde strömen.
Die bei diesem Versuch verwendete Vorrichtung war die in der 21 Dargestellte. Die anderen Bedingungen waren die Folgenden. (Für die Höhe der Strahlen in der Zeichnung ist die Höhe des Sprühnebelstrahls, der säulenförmig verblieb, verwendet.)
Nebelentferner: Typ mit gebogener Platte, mit um 45° verkanteten Platten
Abstand vom Nebelentferner zu den Sprühdüsen: 8 m
Bei dieser Ausführungsform wird demgemäß nur ein sehr kleines Volumen des mit den gewaschenen Abgasen mitgerissenen und aus dem Turm ausgeblasenen Nebels gesammelt. Ein Beschleunigen der Abgase, die durch den Turm strömen, verbessert die Effizienz des Behandlungsvorgangs, so dass dies extrem günstig ist.
Bei den in den 18 und 19 dargestellten Ausführungsformen erfährt die Absorptionsflüssigkeit, die über ein Rohr zu den Absorptionseinheiten direkt über den Strahlen zurückgeleitet wird, erneut einen Absorptionsprozess hinsichtlich der Abgase, gemeinsam mit den Strahlen der von den Sprühdüsen abgesprühten Flüssigkeit. Dies verbessert den oben erörterten Effekt und erhöht so die Behandlungsfunktion auf ein höheres Niveau.
Bei der in der 21 dargestellten Ausführungsform wird selbst dann, wenn das Volumen der den Nebelentferner erreichenden Flüssigkeit enorm ansteigt, die Flüssigkeit kontinuierlich zum Sammeltank transportiert und wiederverwendet.

Claims

Vorrichtung zur Nassbehandlung eines Gases, mit: – einem Absorptionsturm (2) mit einer Gruppe von Sprühdüsen (4) zum Versprühen einer Absorptionsflüssigkeit (5) in Kontakt mit Abgasen (1), die in den Absorptionsturm geleitet werden, um dadurch aus diesen eine Zielverbindung zu absorbieren und zu entfernen; und – einem Druck-Flüssigkeitsspeichertank (11) zum Sammeln der in den Absorptionsturm (2) zu sprühenden Absorptionsflüssigkeit (5); – wobei der Flüssigkeitsspeichertank (11) außerhalb des Absorptionsturms (2) liegt und er in einem Raum (11a) über der Oberfläche der Absorptionsflüssigkeit (5) ein Druckgas enthält, um die Absorptionsflüssigkeit unter Druck vom Flüssigkeitsspeichertank (11) über eine Verbindungsleitung (14) und ein Ventil (15) an die Gruppe von Sprühdüsen (4) im Absorptionsturm (2) zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zielkomponente Schwefeldioxid (SO₂) ist und das Druckgas ein Sauerstoff enthaltendes Gas ist, das am Boden des Flüssigkeitsspeichertanks (11) in die Absorptionsflüssigkeit (5) geblasen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit: – einer Sammeleinheit (9) zum Sammeln versprühter Absorptionsflüssigkeit, die die Zielkomponente absorbiert hat, wobei die Sammeleinheit (9j über der Oberfläche der gesammelten Absorptionsflüssigkeit (5) im Absorptionsturm (2) platziert ist; und – einer Leitung (10) zum Transportieren der Absorptionsflüssigkeit (5) von der Sammeleinheit (9) an den Flüssigkeitsspeichertank (11), wobei der Auslass der Leitung unter der Oberfläche der Absorptionsflüssigkeit im Flüssigkeitsspeichertank platziert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit: – einem Rückgewinnungsbehälter (56) am Boden des Absorptionsturms (2); – einem weiteren Flüssigkeitsspeichertank zum Sammeln von Absorptionsflüssigkeit (5) vom Rückgewinnungsbehälter (56); – einer Umwälzleitung (68), die den Rückgewinnungsbehälter (56) über den anderen Flüssigkeitsspeichertank (60) mit dem Druck-Flüssigkeitsspeichertank (11) verbindet; und – einer Steuerungseinrichtung (66) zum Steuern des Umwälzens der in den Rückgewinnungsbehälter (56) gelaufenen Absorptionsflüssigkeit zum Druck- Flüssigkeitsspeichertank (11) über den anderen Flüssigkeitsspeichertank, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase (1) unter einen vorgebenen Wert fällt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, mit: – einer Druckerzeugungseinrichtung (17a), um den Raum (11a) über der Oberfläche der gesammelten Absorptionsflüssigkeit (5) im Druck-Flüssigkeitsspeichertank (11) unter Druck zu setzen, und – einer Steuerungseinrichtung (69) zum Steuern der Druckerzeugungseinrichtung (17a) in solcher Weise, dass der Druck der an den Absorptionsturm (2) gelieferten Absorptionsflüssigkeit nahezu möglichst konstant bleibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit: – einer Umgehungsleitung (72) zum Zurückliefern bearbeiteter Abgase, die an einem Auslass des Absorptionsturms ausgestoßen werden, an einen Einlass des Absorptionsturms (2); und – einer Steuerungseinrichtung (73) zum Steuern des Flusses der bearbeiteten Abgase von einem Auslass zu einem Einlass des Absorptionsturms (2) über die Umgehungsleitung (72), wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase im Absorptionsturm (2) unter einen vorgegebenen Wert fällt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit: – einer Einstelleinrichtung (40) zum Einstellen der Abmessungen eines Abgaspfads (41) im Absorptionsturm (2), wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase (1) im Absorptionsturm unter einen vorgegebenen Wert fällt.